Para melhorar a densidade de energia das baterias e a autonomia dos veículos, o conceito dominante na época era melhorar a segurança dos materiais ternários com alto teor de níquel para atender aos requisitos da operação do veículo.
O relatório de notícias recente sobre o caminho da habilidade da bateria de íon-lítio de energia sugere que as baterias de íon-lítio ternárias de alto níquel se tornarão a principal força das baterias de energia nos próximos anos, com densidade de energia atingindo o nível de 300Wh/kg. Este artigo visa observar e cuidar da vida atual do sistema ternário de alto níquel.
1. Princípio de funcionamento das baterias de lítio
Naquela época, as baterias de lítio comuns eram principalmente lítio ternário, fosfato de ferro e lítio, óxido de manganês de lítio, óxido de cobalto de lítio e assim por diante, todos nomeados de acordo com o tipo de informação do eletrodo positivo. Os materiais de eletrodo negativo comerciais usados em conjunto com ele são geralmente eletrodos negativos de grafite. O princípio de funcionamento fundamental é mostrado na figura a seguir.
Durante o processo de carregamento, devido ao efeito da tensão terminal externa na bateria, os elétrons próximos ao coletor de corrente positiva se movem em direção ao eletrodo negativo sob a força motriz do campo elétrico. Ao atingir o eletrodo negativo, combinam-se com os íons de lítio no eletrodo negativo, formando uma parte do eletrodo neutro que fica armazenada no gap do grafite; O aparecimento do eletrodo negativo que consome alguns íons de lítio leva a uma diminuição na concentração de íons de lítio, resultando em uma diferença de concentração de íons entre os eletrodos positivo e negativo.
Impulsionado pela diferença de concentração, o íon de lítio no eletrodo positivo se move do interior dos dados para o exterior do eletrodo positivo, ao longo do eletrólito, passando pela barreira e chegando ao exterior do eletrodo negativo; Além disso, sob o efeito da condução do potencial elétrico, ele se dispersa em direção à profundidade dos dados do eletrodo negativo e se encontra com os elétrons vindos do circuito externo, indicando parcialmente que o neutro está preso dentro dos dados do eletrodo negativo.
O processo de descarga, por outro lado, é exatamente o oposto. Após o fechamento do circuito da carga, inicia-se o processo de descarga com os elétrons saindo do coletor negativo e passando pelo circuito externo até chegar ao eletrodo positivo; Por fim, o íon de lítio é incorporado ao material do eletrodo positivo e combinado com os elétrons provenientes do circuito externo.
O grafite do eletrodo negativo tem uma estrutura em camadas, e a maneira como os íons de lítio são incorporados e removidos não difere significativamente entre os diferentes tipos de íons de lítio. Existem diferenças significativas na estrutura de rede de diferentes materiais de eletrodo positivo, com íons de lítio dispersos para dentro e para fora durante o processo de carga e descarga, resultando em processos ligeiramente diferentes.
2. Tipos e características de materiais de eletrodos positivos primários
Naquela época, havia quatro tipos de materiais catódicos com comercialização abundante: óxido de cobalto e lítio, fosfato de ferro e lítio, óxido de manganês e lítio e lítio ternário. Durante este período, embora o óxido de cobalto de lítio tenha vantagens óbvias na densidade de energia e outros aspectos, as questões de segurança tornaram-se um gargalo e a escala de aplicação está se tornando cada vez menor. O óxido de manganês de lítio tem função de ciclagem ruim e função de alta temperatura ruim. Embora tenha forte resistência à sobrecarga e baixo custo, é usado principalmente em veículos de baixo custo ou baixa velocidade e sua participação no mercado também está diminuindo.
Apenas o fosfato de ferro e lítio e o ternário de lítio eram o verdadeiro mainstream naquela época. Um deles tinha vantagens na densidade de energia e função de baixa temperatura, enquanto o outro tinha vantagens no ciclo de vida e segurança. Era difícil para as políticas nacionais e os usuários finais escolher entre os dois. Até agora, os ônibus usam principalmente fosfato de ferro-lítio, enquanto carros de passeio e outros modelos que exigem alta resistência e experiência do cliente escolhem baterias de lítio ternárias.
3. Estrutura e características dos dados do eletrodo positivo de lítio ternário
Dados ternários têm sido um tópico importante nos últimos anos, durante os quais a composição de Ni pode melhorar a atividade de dados e a densidade de energia; O componente Co também é uma substância ativa, que pode estabilizar a estrutura em camadas dos dados e reduzir a mistura de cátions, facilitando a descarga profunda dos dados, melhorando assim a capacidade de descarga dos dados; O componente Mn desempenha um papel de apoio na análise de dados, proporcionando estabilidade durante os processos de carga e descarga. O lítio ternário incorpora fundamentalmente as vantagens de vários materiais.