Développement et statu quo des matériaux de cathode pour les batteries au lithium

À l'heure actuelle, les matériaux de cathode de batteries au lithium sont principalement de l'acide cobalt au lithium, de l'acide du manganèse au lithium, du phosphate de fer au lithium et des matériaux ternaires.

Développement de matériaux cathodiques pourlithiumpiles

La première étape de la montée des matériaux de cathode de batterie au lithium a été dominée par l'oxyde de cobalt au lithium (LCO) de 2005 à 2011. Le marché des matériaux cathodiques de cette phase est entraîné par des batteries de consommation.

En raison de son processus de production simple, LCO est devenue la première génération de matériaux de cathode avec succès largement utilisés sur le marché et est reconnu comme le matériau de cathode la plus mature à l'heure actuelle. Ce matériau présente d'excellentes propriétés de cyclisme, une énergie spécifique élevée, peut fonctionner à des tensions élevées et maintenir une tension stable lors de la charge et de la décharge. Cependant, en raison de davantage de contenu cobalt, son prix coûte cher et sa capacité spécifique est faible et faible résistance aux surcharges. Un autre inconvénient mortel de ce matériau est que sa capacité spécifique se désintègre rapidement à des tensions de charge plus élevées. En effet, LI + doit être libéré de la LCO pendant le processus de charge. Bien que la structure du matériau puisse rester stable lorsque la quantité de LI + est inférieure à 50%, à condition que la quantité de li + soit supérieure à 50%, le matériau est sujette à la transformation de la phase, ce qui entraînera un changement important de volume. , entraînant la poudre des particules de matériau. Si vous continuez à charger à ce stade, le CO dans le matériau va se dissoudre et libérer O2, et la capacité spécifique de la batterie se décomposera rapidement. Malgré son coût élevé, le cobaltate de lithium reste le matériau de cathode préféré pour les petites batteries au lithium. La densité énergétique de l'acide de cobalt au lithium a fondamentalement développé à la limite du système chimique existant et de l'équipement de traitement actuel et sa capacité spécifique est limitée par le problème de la décomposition facile de l'électrolyte sous haute pression, par rapport à sa capacité théorique il y a encore un Grand espace d'amélioration. Si une percée est faite dans la technologie Electrolyte à l'avenir, la capacité spécifique de l'oxyde de cobalt au lithium sera encore améliorée.

En raison du grand volume de nouveau marché des véhicules énergétiques, le matériau de cathode de batterie au lithium inauguré dans la deuxième étape du développement en 2014 ~ 2015 et la proportion de matériau de la cathode de phosphate de lithium (LFP) sur le marché augmentait rapidement.

Statut quo des matériaux de cathode pour les piles au lithium

La LFP dispose d'une structure stable de squelette d'olivine stable, qui est toujours l'un des points chauds de recherche des matériaux cathodiques avec une densité d'énergie élevée, un prix bas, une excellente sécurité, une longue durée de vie de la batterie et d'autres caractéristiques. Mais la tension de ce matériau n'est que d'environ 3,3 V, ce qui est nettement inférieur aux autres matériaux positifs, ce qui signifie que sa densité d'énergie est également faible. Dans le même temps, la résistivité de ce matériau est relativement élevée, ce qui rend sa conductivité électrique est faible, mais cette lacune peut être résolue par méthode de dopage, nano ou revêtement de matériau, de manière à obtenir de bonnes performances électrochimiques. Le phosphate de fer au lithium est principalement utilisé dans les outils électriques et les véhicules électriques. Le phosphate de fer au lithium est un matériau de cathode prometteuse pour les batteries de stockage d'énergie en raison de sa longue durée de vie de la batterie et une grande place pour la réduction des coûts. La direction future est définitivement résoudre le problème de la conductivité et le problème des brevets.