Ličio jonų akumuliatorių gamyboje srutų subtilumas (daugiausia susijęs jų teigiamų/neigiamų elektrodų aktyviosios medžiagos (tokios kaip kristalų struktūra, joninis/elektroninis laidumas, specifinis paviršiaus plotas, mechaninis stipris, reaktyvumas) ir skirtingi elektrodų mikrostruktūros . reikalavimai
Toliau pateikiama išsami srutų smulkumo reikalavimų analizė pagrindiniams akumuliatorių tipams:
I . ličio kobalto oksido (LCO) baterijos
1. Medžiagos charakteristikos:
Sluoksniuota struktūra (r -3} m), didelis teorinė talpa (~ 274 mAh/g), didelis tankinimo tankis, tačiau santykinai prastas struktūrinis stabilumas (ypač esant aukštai įtampai), vidutinio ciklo tarnavimo laikas ir šiluminis stabilumas, didelė kaina .
2. smulkumo reikalavimai):
Reikia didelio smulkumo . paprastai reikia d50, esant 5-8 μm, d90 <15 μm, didžiausio dalelių dydžio Dmax <20-25 μm . diapazonui
3. priežastys:
- Aukštas greičio našumas: smulkesnės dalelės sutrumpina ličio jonų difuzijos kelią dalelės
- Didelis tankinimo tankis: smulkios dalelės gali būti griežčiau supakuoti, padidindamos elektrodo tankinimo tankį ir tūrinio energijos tankį .
- Sumažintos šoninės reakcijos/dviračių gerinimas: mažos ir vienodos dalelės padeda sudaryti vienodą kietą elektrolitų tarpfazės (SEI) plėvelę, sumažinant įtrūkimus, kuriuos sukelia lokalizuota streso koncentracija didelėse dalelėse ir šoninės reakcijos su elektrolitu, pagerina ciklo stabilumą (ypač esant aukštai įtampai) .}
- Poliarizacijos sumažinimas: Dalelių dydžio sumažinimas gali sumažinti atsparumą krūviui perdavimo ir koncentracijos poliarizacijos .
II . ličio geležies fosfato (LFP) baterijos
1. Medžiagos charakteristikos:
Olivino struktūra (PNMA), ypač stabili struktūra (stiprios PO jungtys), ilgo ciklo tarnavimo laikas, puikus šiluminis saugumas, mažos sąnaudos .. Tačiau tiek elektroninis laidumas, tiek joninis laidumas yra žemas, tankinimo tankis ir įtampos plokščiakalniai yra žemi .
2. Subtilumo reikalavimai:
Reikalingas labai didelis subtilumas . paprastai reikalingas D50, esant 0.2-1.0 μm (200-1000 nm), D90 <{2-3 μm .} tai yra didžiausias supersmęstis tarp visų pagrindinių ličio-jonų akumuliatoriaus baterijos medžiagų.}.
3. priežastys:
- Vidinio mažo laidumo įveikimas: Tai yra pagrindinė priežastis . LFP ypač žemas elektroninis ir joninis laidumas yra pagrindinė jo našumo kliūtis . nanosizuojant jį (D50<1μm) is a key strategy to improve rate capability, significantly shortening the transport paths of electrons and lithium ions.
- Pagerinimas greičio našumas: Nanodalelės įgalina aukšto lygio įkrovos/iškrovos galimybes .
- Tobulinant čiaupo/tankinimo tankį: Nors pačios nanodalelės turi mažą čiaupo tankį, per pagrįstą dalelių morfologiją (pvz., Sferoidizaciją) ir srutų/elektrodų procesus, smulkios pirminės dalelės gali geriau užpildyti, pagerindamos elektrodų tankinimo tankį (nors vis dar mažesnį nei LCO/NCM) ..
- Visiškai panaudojant talpą: užtikrinama
Iii . NCM baterijos (Liniₓcoᵧmn₂o₂)
1. Medžiagos charakteristikos:
Layered structure (R-3m), combines the high capacity/high voltage of lithium cobalt oxide, the high capacity of lithium nickelate, and the stability/low cost of lithium manganate. Performance (energy density, rate capability, cycle life, safety, cost) depends on the specific ratio (e.g., NCM111, 523, 622, 811) . Didesnis nikelio kiekis lemia didesnį talpą ir energijos tankį, tačiau didesni iššūkiai struktūriniam stabilumui ir saugai .
2. Subtilumo reikalavimai:
Reikia didelio smulkumo, tačiau konkretūs reikalavimai tampa griežtesni didėjant nikelio turiniui .
Vidutinis/žemas nikelis (e . g ., ncm523 ir žemiau): D50 paprastai 6-10 μm, d90 <18-22 μm .}}
High Nickel (e.g., NCM622, 811, NCA): D50 requires finer particles, typically 3-8 μm (especially 811/NCA tends to be finer), D90 < 12-15 μm, strict control of Dmax < 20 μm.
3. priežastys:
- Didelis energijos tankis/greičio našumas: smulkios dalelės padeda padidinti tankinimo tankį ir greičio veikimą (sutrumpėjęs Li⁺ difuzijos kelias) .
- Gerinantis aukšto nikelio medžiagų struktūrinį stabilumą: Aukšto nikelio medžiagos (didelis reaktyvumas) yra labiau linkę į struktūrinį skilimą (E . g ., fazių perėjimas, mikrotraumos) dviračių sporto metu .}
- Puikios ir monodispersinės dalelės gali: Sumažinti streso koncentraciją dalelėse ir įtrūkimo inicijavimas/dauginimas .
- Suformuokite vienodesnę ir stabilią CEI plėvelę, sumažindami elektrolitų suvartojimą ir pereinamojo metalo jonų tirpimą .
- Sušvelninkite dalelių pulverizaciją ciklo metu, gerinant ciklo tarnavimo laiką .
- Sumažinkite sąsajos varžą/poliarizaciją: panašus į LCO .
- Saugos sumetimai: Smulkesnės dalelės turi santykinai geresnį šilumos išsklaidymą ir stabilesnę struktūrą, padedančios pagerinti saugumą (ypač aukšto nikelio medžiagoms) .
Iv . NCA baterijos (liniₓcoᵧal₂o₂)
1. Medžiagos charakteristikos: labai panašios į aukšto nikelio NCM (didelės talpos, didelio energijos tankio) . aliuminio dopingo tikslas-pagerinti struktūrinį stabilumą ir ciklo veikimą, tačiau apdorojimo iššūkiai lieka . g .}} ir saugumo iššūkiai) ir saugumo iššūkiai {{} 5} g {}.}, drėgmės jautrumas) ir saugumo iššūkiai ir saugumo iššūkiai {{} 5} g {}.}} ir saugumo iššūkiai) ir saugumo iššūkiai išlieka {{} 5} g {}., jautrumo drėgmei) ir saugumo iššūkiai ir saugumo iššūkiai.
2. Subtilumo reikalavimai:
Reikia labai didelio subtilumo, artimas ar lygiaverčiam nikeliui NCM (e . g ., 811) . d50 paprastai 3-7 μm, d90 <12-15 μm, griežta DMAX kontrolė .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}. kontrolė.}.
3. priežastys:
Identiškas aukšto nikelio ncm . šerdyje yra maksimaliai padidinti struktūrinį stabilumą, ciklo tarnavimo laiką ir saugumą per nanodalelių dydžio/smulkias daleles, kartu siekiant didelio energijos tankio .
V . ličio titanato (LTO) baterijos)
1. Medžiagos charakteristikos:
„Spinel“ struktūra (FD -3 m), naudojama kaip anodas ., turi „nulinio deformacijos“ charakteristiką (minimalus tūrio pokytis), ypač ilgo ciklo tarnavimo laikas (daugiau nei 10, {000 ciklų), puikios greičio talpos ir žemos temperatūros, ypač aukštos saugos .}}}, aukšto darbo volo. (~ 1 . 55 V vs Li+/Li) lemia mažą visų ląstelių įtampą ir mažą energijos tankį.
2. Subtilumo reikalavimai:
Reikia vidutinio iki smulkaus subtilumo . d50, paprastai 1-5 μm, d90 <10-15 μm {. šiurkštesnio už LFP, galbūt šiek tiek smulkmenos arba palyginamos su kai kuriais NCM/LCO .}}}}}, galbūt šiek tiek subtiliau arba palyginama su kai kuriais NCM/LCO .}
3. priežastys:
- Aukšto lygio našumas: Pats LTO turi gerą laidumą, tačiau smulkus dalelių dydis vis dar yra veiksminga priemonė pagerinti ypač aukšto lygio našumą (E . g ., greitas įkrovimas), sutrumpindamas Li⁺ kietosios fazės difuzijos kelią .
- Didėjantis tankinimo tankis: Nors LTO yra „nulinės deformacijos“, padidėjęs tankinimo tankis vis tiek padeda pagerinti tūrio energijos tankį (nepaisant mažos absoliučios vertės) .
- Elektrodo varžos mažinimas: smulkios dalelės palengvina griežtesnio laidžiojo tinklo . formavimąsi
- Procesavimo ir našumo balansavimas: pernelyg smulkios LTO nanodalelės turi didžiulį specifinį paviršiaus plotą, o tai žymiai padidina srutų klampumą, sumažina kietą kiekį, padidina rišiklio/laidinio agento naudojimą ir pabrėžia šonines reakcijas su elektrolite (nors LTO yra stabilus, nanodalelių dydis padidina paviršiaus aktyvumą) ., todėl finansų reikalavimas yra didelis, o nanodalelių dydis padidina paviršiaus aktyvumą). Apdorojimas/kaina .
Vi . kietojo kūno baterijos (SSBS)
1. svarbi pastaba:
„Kietojo kūno baterijos“ apima įvairius techninius maršrutus (polimeras, oksidas, sulfido elektrolitai), o teigiamų/neigiamų elektrodų medžiagų pasirinkimas taip pat yra įvairus (gali būti bet kuri iš aukščiau išvardytų medžiagų ar naujų medžiagų, tokių kaip ličio turtingas mangano pagrindu, ličio metalo anodas) .} Slurry Finess reikalavimai yra ypač sudėtingi ir labai priklauso nuo konkrečios sistemos, bet kai kuriems būdams.
2. pagrindinis iššūkis:
Kietojo kieto sąsajos kontaktas . Skysčiomis baterijomis elektrolitas gali sudrėkinti ir užpildyti poras, o kietas elektrolitas yra standžios dalelės, o taškinis kontaktas su aktyviomis medžiagomis sukelia didžiulę sąsajos varžą .. Tai yra vienas iš pagrindinių kietojo kūno akumuliatorių iššūkių .}}}}.
3. Papildomo reikalavimo tendencijos:
Paprastai reikia didesnio subtilumo: tiek aktyvioji medžiaga, tiek kietas elektrolitų daleles paprastai reikia smulkesnių dalelių dydžio (D50, dažnai esančiame submikrono ir mikronų diapazone) .
Priežastys:
- Didėjanti kietojo kieto kontaktinio plotu: smulkios dalelės suteikia didesnę kontaktinę sąsają, sumažindamos sąsajos varžą .
- Sutrumpinti jonų transportavimo kelią: smulkios dalelės gali sutrumpinti Li⁺ transportavimo atstumą aktyvioje medžiagoje ir kietajame elektrolite, o sąsajoje tarp jų .
- Pasiekus vienodą kompoziciją: Rengdami kompozicinius elektrodus (aktyvioji medžiaga + kietas elektrolitas + laidus agentas + rišiklis), kiekvieno komponento dalelių dydis ir morfologija yra labai svarbūs ., paprastai visi komponentai turi pasiekti palyginamus subtilumo lygius, kad būtų galima sumaišyti vienodai ir formuoti veiksmingus joninius/elektroninius laidumo tinklus {}}}, kad būtų galima sumaišyti vienodai ir formuoti efektyvius joninius/elektroninius laidumo tinklus {}}}, kad būtų galima sumaišyti vienodai ir formuoti veiksmingus joninius/elektroninius laidumo tinklus {}}}, kad būtų galima sumaišyti vienodai ir formuoti veiksmingus joninius/elektroninius laidumo tinklus}
4. Specifiniai sistemos skirtumai:
- Sulfido kietojo kūno akumuliatoriai: didžiausi subtilumo reikalavimai . sulfido elektrolitai (E . g ., LPS), LPS), paprastai reikia atlikti į submikrono arba netgi nanodalelių dydžio daleles (D50 <1 μm), aktyviosios medžiagos taip pat turi būti ne mikrono dydžio, o net ir ypač neformacijos dalelės (D50 <1 μm), aktyviosios medžiagos taip pat turi būti ne mikrono dydžio, o net ir nanodalelių dydžio dalelės (D50 <1 μm), aktyviosios medžiagos taip pat turi būti dažnai būtini ir netgi nanodalonėmis (D50 <1 μm). Suformuokite gerą jonų-pertvarkymo tinklą . Maksimalus dalelių dydžio valdymas yra labai griežtas .
- Oxide solid-state batteries: Electrolytes (e.g., LLZO) are usually hard and have larger particle sizes (micron level). To improve contact, active materials (especially the cathode) also tend to use smaller particles (e.g., D50 1-5 μm), ir gali prireikti įdiegti nedidelį kiekį polimero rišiklio arba skysčio drėkinimo agento (kvazio-kieto) . didelių reikalavimų maišant vienodumą .
- Polimerų kietojo kūno baterijos: Procesas yra gana artimas tradicinėms skysčioms baterijoms . Polimerų elektrolitai turi tam tikrą sklandumą po kaitinimo . Aktyvių medžiagų smulkumo reikalavimai yra panašūs arba šiek tiek didesni nei atitinkamos skysčio sistemos (e . g ., naudojant LFP, NCM, NCM), iš esmės geriau ir geriau ir} g} g ., naudojant LFP, NCM). Transportas . paties polimero elektrolito (E . g ., PEO dalelių) subtilumas taip pat turi būti kontroliuojamas {.
- Anodas (e . g ., ličio metalas, silicio pagrindu): jei naudojama ličio metalo folija, nėra jokio srutų smulkumo reikalavimo {., jei naudojami kompoziciniai anodai (e . g ., iš anksto apversta silikoniai/grafikai su vientisais. Maišymo vienodumo reikalavimai silicio dalelėms ir kietoms elektrolitų dalelėms yra ypač dideli .
Vii . santrauka ir pagrindiniai taškai:
1. griežčiausi reikalavimai:
Ličio geležies fosfatui reikalingas didžiausias smulkumas (nanoskalė) dėl jo vidinio mažo laidumo . aukšto nikelio trišakio (NCM811/NCA), o aktyviosios medžiagos/elektrolitai sulfido kietojo kūno baterijose taip pat reikalauja labai didelio subtilumo (sub-mikronų) .}}}}}}}}}}}} taip pat reikalauja, kad sulfido kietojo kūno baterijose taip pat reikia labai didelio subtilumo (sub-mikronų-mikronai) .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} taip pat reikalauja.
2. Aukšto smulkumo reikalavimai:
Ličio kobalto oksido, vidutinio/žemo nikelio trišalės ir aktyviosios medžiagos oksido/polimero kietojo kūno baterijose paprastai reikalauja didelio subtilumo (D50 keli mikronai), siekiant pagerinti energijos tankį, greičio veikimą ir stabilumą ..
3. Vidutinio smulkumo reikalavimai:
Ličio titanatas reikalauja vidutinio iki smulkumo (d 50 1-5 μm), balansuojant greičio našumą ir apdorojamumą .
4. pagrindiniai varomieji veiksniai:
- Medžiagos vidinių defektų įveikimas: Mažas LFP laidumas yra tipiškiausias pavyzdys, reikalaujantis ultrafinuotų dalelių .
- Kinetinių savybių gerinimas (greičio galimybė): Beveik visoms medžiagoms reikia sumažinti dalelių dydį, kad būtų galima sutrumpinti jonų difuzijos kelius .
- Didėjantis energijos tankis (tankinimo tankis): smulkios dalelės palengvina sandarų pakavimą (ypač LCO, NCM) .
- Gerinant struktūrinį stabilumą ir ciklo tarnavimo laiką: Ypač svarbus sluoksniuotoms medžiagoms (LCO, NCM, NCA) . smulkios dalelės gali sumažinti streso įtrūkimus ir šonines reakcijas . Tai yra pagrindinė priežastis, kodėl aukšto nikelio medžiagos siekia smulkesnių dalelių .....
- Kietosios kietos sąsajos (kietojo kūno akumuliatorių) optimizavimas: Tai yra pagrindinis reikalavimas, išskiriantis kietojo kūno baterijas nuo skystų baterijų, visuotinai skatinant smulkesnių dalelių paklausą ir vienodesnį maišymą .
5. kompromisiniai aspektai:
- Subtilumas ne visada yra smulkesnis, tuo geresnis . pernelyg smulkios dalelės gali sukelti:
- Dramatically increased specific surface area -> High slurry viscosity, difficult dispersion, low solid content, increased binder/conductive agent usage ->Padidėjusios išlaidos, didesni proceso sunkumai, galimas energijos tankio sumažėjimas .
- High surface activity ->Sunkios šoninės reakcijos (sunaudojančios elektrolitų/ličio šaltinį, dujų generavimą), ciklo veikimas gali sumažėti (ypač labai reaktyvioms medžiagoms, tokioms kaip aukštas nikelis) .
- Severe particle agglomeration ->Daro įtaką vienodumui ir našumui
- Todėl optimalus kiekvienos akumuliatoriaus medžiagos srutos subtilumas yra kruopštus kompromisų rezultatas ir optimizavimas tarp jo medžiagų charakteristikų, našumo tikslų (energijos, energijos, gyvenimo trukmės, saugos) ir proceso galimybių/išlaidų . gamintojai paprastai nustato tinkamiausią smulkumo kontrolės diapazoną, remiantis konkrečiais medžiagų tiekėjais, formuluotės dizainu, proceso įranga ir produkto padėties nustatymu}
AtTOB nauja energija, Mes esame įsipareigoję būti jūsų strateginiu partneriu tobulinant energijos kaupimo technologijas . Mes įgaliname naujos kartos ličio akumuliatorių gamybą tiksliai įgyvendindami tikslumąBaterijų maišymo sistemos, elektrodų paruošimo sistemos, akumuliatoriaus surinkimo linija, intelektualios akumuliatorių gamybos linijos ir aukštos kokybėsAkumuliatoriaus medžiagos. Mūsų pasiūlymai apima pažangiausią akumuliatorių gamybos įrangą ir akumuliatorių testerį, užtikrinant sklandų integraciją kiekviename akumuliatoriaus gamybos etape ., daugiausia dėmesio ir reaguojanti paslauga . Sukurkime energijos kaupimo ateitį kartu . Susisiekite su mumis šiandien ir ištirkite, kaip mūsų integruoti sprendimai gali pagreitinti jūsų sėkmę .
