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【原創(chuàng)】如何提高三元材料的安全性,?


來源:中國粉體網(wǎng)   橙子

[導(dǎo)讀]  隨著鎳含量的提高,,三元電池安全性的問題也一直困擾著業(yè)界。

中國粉體網(wǎng)訊  三元電池材料,,是指由三種電極材料共融而成的復(fù)合電極材料,理論上兼具每種電極材料的特性和優(yōu)勢,。鎳鈷錳酸鋰(LiNixCoyMn1-x-yO2)是目前最主流的三元電池材料,,也被認(rèn)為是未來的發(fā)展趨勢。其以鈷鹽,、錳鹽、鎳鹽為原料,通過調(diào)配鈷,、錳,、鎳三者的比例,來獲得不同的電極特性,。


相比磷酸鐵鋰和低鎳三元材料,高鎳三元材料由于鎳元素比例的提高,,在比能量上有更大的優(yōu)勢,。從333、532,,到622,,再到811(鎳,、鈷、錳三者的比例),,近年隨著研發(fā)的投入,三元材料高鎳進(jìn)程“根本停不下來”,。


然而隨著鎳含量的提高,,三元電池安全性的問題也一直困擾著業(yè)界。從去年年初開始的動力電池路線選擇壓制三元電池,,以及年末對三元電池的解禁。這些都和今后動力電池使用哪個材料體系更加安全息息相關(guān),。


隨著NCM能量密度的不斷提高,,材料的熱穩(wěn)定性會越來越差。下圖表述的是隨著Ni含量的升高材料的分解溫度逐漸下降,。


 

目前,,雖然發(fā)展高鎳三元電池材料的“調(diào)子”已定,為了在保持其高比能量的同時,,兼顧循環(huán)壽命和安全性,國內(nèi)材料和電池企業(yè)可謂是苦心造詣,,其安全問題仍在持續(xù)解決中,。專家表示,三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性優(yōu)化,、表面包覆和調(diào)整電解液等方式來逐步解決。


① 進(jìn)行陶瓷氧化鋁的包覆,,Al2O3通過形成Al-O-F和Al-F層可以消耗電池體系中的HF,,充電電壓可以提高到4.5V。


② 控制Ni的含量在合理的范圍(811當(dāng)然比622更不穩(wěn)定),。


③ 進(jìn)行參雜其他金屬元素(Al,Mg,,Ti,,Zr)這些適當(dāng)?shù)膮㈦s包覆可以提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,,熱穩(wěn)定性以及循環(huán)的穩(wěn)定性等。


④采取添加劑優(yōu)化電解液,,可以有效地促進(jìn)電極材料表面上形成高質(zhì)量的表面膜,,同時抑制電解液的氧化分解。


⑤電解液中加入高沸點(diǎn)和閃點(diǎn)的阻燃添加劑,,常見的有有機(jī)磷,氟代磷酸酯系列,。


⑥陶瓷隔離膜的選擇,,提高隔膜基材和涂層的厚度,使用新型的耐高溫收縮率低的無紡布材料等,。


常見的還有不同正極材料的混合使用,達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的效果,比如三元混合錳酸鋰改善電池的安全性,。此外,,業(yè)內(nèi)人士指出,高鎳三元材料電池對制造環(huán)境,、生產(chǎn)設(shè)備、電芯制造工藝等方面也提出了更高的要求,。


目前,,高鎳三元材料的安全性和生產(chǎn)工藝是電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的難點(diǎn),這也是當(dāng)前和今后一段時間電池研發(fā)的熱點(diǎn)方向,。如能研究出更好的方法解決高鎳三元材料的安全性的問題,將極大地促進(jìn)高能量密度三元材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展,,早日實(shí)現(xiàn)2020年鋰離子電池的單體能量密度為350Wh/kg的目標(biāo)�,。ǚ垠w網(wǎng)編輯整理/橙子)



 

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