حقایقی که باید درباره باتری لیتیومی بدانید

1. مقدمه

باتری لیتیوم یون یا باتری لیتیوم یون نسل جدیدی از باتری های قابل شارژ سبز و پر انرژی با عملکرد عالی است که به یکی از فناوری های روز تبدیل شده است.

ویژگی های باتری لیتیوم یون:

--ولتاژ بالا

--ظرفیت بالا

--نرخ مصرف پایین

--بدون اثر حافظه

--بدون آلودگی

--حجم کوچک

--مقاومت داخلی کوچک

--خود تخلیه کمتر اتفاق می‌افتد

--عملکرد خوب دوچرخه سواری

باتری استوانه ای، سخت بسته بندی شده و بسته بندی نرم

2. کاربرد مواد باتری لیتیوم یون

باتری‌های لیتیوم یونی در بسیاری از زمینه‌های غیرنظامی و نظامی مانند زمینه‌های ارتباطی مانند تلفن‌های همراه، زمینه‌های مصرف مانند رایانه‌های لپ‌تاپ، دوربین‌های ویدئویی و دوربین‌های دیجیتال و همچنین در زمینه‌های رفت و آمد مانند وسایل نقلیه الکترونیکی کوچک استفاده شده‌اند.

3. مواد رایج برای باتری های لیتیوم یون

(1) ساختار لایه:

A.NCM، NCA (مواد باتری سه تایی)

---بر اساس درصد محتوای نیکل، مواد سه تایی 111، 422، 523 و 611 وجود دارد که مواد لیتیوم سه تایی نیکل متوسط ​​و کم و همچنین مواد سه تایی نیکل 622 و 811 هستند.

B. اکسیدهای لیتیوم کبالت (LiCoO2)

---دمای کلسینه اکسیدهای لیتیوم کبالت بالاتر از NCA است. راندمان تخلیه شارژ اولیه LiCoO2 90٪ است.

C. اکسیدهای لیتیوم منگنز (LiMnO2)

(2) ساختار اسپینل

LiMn2O4

(3) پولیانیون

لیتیوم فسفات آهن (LiFePO4)

4. در انتخاب لیتیوم کربنات و لیتیوم هیدرات به عنوان منبع لیتیوم برای باتری کاتدی سه تایی، سکه را برگردانید یا بر اساس حقایق محکم؟

در واقع، اکثر کارخانه‌ها در چین، کربنات لیتیوم را به عنوان مواد خام برای تولید مواد کاتدی سه تایی انتخاب می‌کنند. درصد لیتیوم در کربنات لیتیوم پایدارتر از لیتیوم هیدرات است. علاوه بر این، مقاومت به خوردگی کربنات لیتیوم نسبت به هیدرات لیتیوم برتری دارد.

برای سه تایی 111، 523 که حاوی درصد نسبتاً کمی نیکل است، کربنات لیتیوم ترجیح داده می شود در حالی که برای سه تایی 6811 که حاوی درصد نسبتاً بالایی از نیکل است، لیتیوم هیدرات انتخاب بهتری است.

--نقطه ذوب کربنات لیتیوم 720 درجه و لیتیوم هیدرات 471 درجه است.

در طول فرآیند کلسینه کردن، هیدرات لیتیوم مذاب با مواد فلزی خام به طور یکنواخت تر و به اندازه کافی ترکیب می شود تا بقایای لیتیوم در سطح کاهش یابد و ظرفیت ویژه مواد سه تایی بهبود یابد. همچنین، لیتیوم هیدرات با دمای کلسینه نسبتاً پایین، احتمال اختلاط کاتیون ها را کاهش می دهد و پایداری چرخه را بهبود می بخشد.

در مقابل، دمای کلسینه شدن کربنات لیتیوم باید قبل از تثبیت کامپوزیت به 900 درجه برسد. مواد باتری لیتیوم سه تایی با درصد نیکل بالا را نمی توان در دمای خیلی بالا شلیک کرد، در غیر این صورت سرعت شارژ و دشارژ آن تأثیر منفی می گذارد. برای مثال، دمای کلسینه برای NCM 811 باید زیر 800 درجه کنترل شود، در حالی که دمای NCM 90505 باید زیر 740 درجه کنترل شود.

--دمای ذوب و تجزیه لیتیوم هیدرات کمتر از کربنات لیتیوم است.

--قیمت لیتیوم هیدرات بالاتر است و به همین دلیل است که هزینه بالای مواد کاتد سه تایی نیکل بالاتر است.

5. فرآیند تولید

در اینجا روش تولید پودر سه تایی نیکل متوسط ​​و کم و پودر سه تایی نیکل بالا ذکر شده است.

پودر سه تایی نیکل متوسط ​​و کم	تغذیه می کند	پودر سه تایی نیکل بالا	تغذیه می کند
	مخلوط کردن خوراک ها و پر کردن داخل ساگر		مخلوط کردن خوراک ها و پر کردن داخل ساگر
جو هوا	برای اولین بار کلسینه کردن	جو اکسیژن	برای اولین بار کلسینه کردن
	سنگ زنی خشن و تصفیه شده		سنگ زنی خشن و تصفیه شده
	غربالگری		غربالگری
عامل پوشش	پوشش	این فرآیند به دلیل سطح PH بالا و یون های آزاد لیتیوم ضروری است. در فرآیند همگن سازی، NCM 811 به دلیل محتوای بالای اکسید قلیایی سطحی که آب را جذب می کند، به راحتی جامد می شود. اکسید قلیایی روی سطح بر عملکرد الکتروشیمیایی در افزایش افت ظرفیت غیرقابل برگشت و بدتر شدن عملکرد گردش تاثیر می گذارد. علاوه بر این، تجزیه Li2CO3 در سطح تحت فشار بالا یکی از دلایل اصلی نفخ باتری است، بنابراین خطرات بالقوه ایمنی را به همراه دارد.	پاکسازی
	پر کردن در ساگر		کم آبی بدن
جو هوا	کلسینه کردن بار دوم		خشک شدن
	غربالگری	عامل پوشش	پوشش
	آهن زدایی		پر کردن در ساگر
	بسته بندی مخلوط دسته ای	جو اکسیژن	کلسینه کردن بار دوم
	محصول نهایی		غربالگری
			آهن زدایی
			بسته بندی مخلوط دسته ای
			محصول نهایی

6. فرآیند کلسینه کردن

--برخی دانش

در داخل کوره در ردیف ها و تعداد ساگرها متفاوت است. برخی 2، 4 یا حتی 6 ردیف با 1، 2 یا 3 لایه خواهند داشت. بسته به اندازه کوره شما دو ردیف با لایه 2-3 پیشنهاد کردیم. برای هر ساگر، سعی کنید مقدار زیادی پودر پر نکنید، حدود 3-5 کیلوگرم مناسب است. برای هر کارخانه، دمای کلسینه و استقامت نیز به همراه زمان کلسینه شدن آن متفاوت است. برخی فقط یک بار پخته می شوند، بنابراین 2 یا حتی 3 بار این کار را انجام می دهند.

--چه مبلمان کوره ای را انتخاب کنید؟

(1) اندازه

اندازه‌های معمول برای ساگرها عبارتند از: 320 میلی‌متر × 320 میلی‌متر X 60 میلی‌متر، 320 میلی‌متر × 320 میلی‌متر X 65 میلی‌متر، 320 میلی‌متر × 320 میلی‌متر X 70 میلی‌متر، 320 میلی‌متر × 320 میلی‌متر X 75 میلی‌متر، 320 میلی‌متر X 320 میلی‌متر 320 میلی‌متر X 20 میلی‌متر X20 میلی‌متر، میلی متر X 100 میلی متر.

(2) اشکال.

ساگرهای باز با شکاف، ساگرهای بسته با پایه و ساگرهای بسته وجود دارند. هنگامی که سه ساگر را با هم مقایسه می‌کنیم، متوجه می‌شویم که هنگام انباشته شدن، ساگر با پایه بیشترین شکاف را دارد، بنابراین وقتی روی هم قرار می‌گیرد کارآمدتر است، در حالی که نمی‌توان از ساگر بسته برای این موقعیت استفاده کرد.

     

(3) مواد

هنگامی که افراد مواد کاتد سه تایی را کلسین می کنند، شکستگی و فرسایش شیمیایی دو نشانه ای هستند که نشان می دهد سقاها باید تغییر کنند. ساگر با درصد آلومینیوم بالاتر، دارای بی اثری شیمیایی بیشتر و درصد پوسته پوسته شدن و سرباره شدن کمتری است. ساگر مولایت کوراندوم و ساگر آلومینا در برابر فرسایش قلیایی مقاوم هستند، اما هر چه میزان آلومینا بیشتر باشد، ساگر در برابر شوک حرارتی شکننده تر است. همچنین هزینه بیشتری نیز خواهد داشت.

(4) ثبات دوچرخه سواری که باید بدانید

در خط تولید، کارخانه‌ها معمولاً از کوردیریت مولایت ساگر با محتوای آلومینا 40-60٪ استفاده می‌کنند. شرکت ما مبلمان کوره اولیه و ثانویه را تولید می کند و ما هر دو ساگر باز و ساگر را با پایه هایمولایت کوراندوموکوردیریت مولایتبرای مشتریان ما و زمان دوچرخه سواری می تواند تا 15 بار باشد، اما زمانی که بعد از 4 بار استفاده می شود، شروع به کوچک شدن می کند.

---دمای کلسینه

زمان کلسینه کردن تاثیر زیادی بر ظرفیت، SSA، چگالی شیر و مقدار PH مواد نخواهد داشت، اما تاثیر زیادی بر باقی مانده لیتیوم در سطح و همچنین تک بلور محصولات خواهد داشت.

نمونه های تست	زمان کلسینینگ (ساعت)	ظرفیت (mA•h•g-1)	TD(g•cm-3)	SSA (m2•g)	کربنات لیتیوم در سطح (%)	pH
523-1	9	156.5	2.48	0.32	0.96	11.75
523-2	11	156.2	2.43	0.31	0.61	11.71
523-3	14	156.3	2.44	0.29	0.31	11.69

--جریان هوا حیاتی است

همانطور که از نمودار نشان داده شده است، می توان نتیجه گرفت که خروجی اگزوز پس از واکنش بیشتر از اکسیژن مورد نیاز است، بنابراین افراد باید از تخلیه به موقع اگزوز و همچنین تامین اکسیژن کافی اطمینان حاصل کنند. در غیر این صورت، سرعت واکنش کاهش می یابد، تشکیل و رشد دانه ها را خفه می کند، منجر به واکنش شیمیایی ناکافی می شود و در نهایت منجر به عملکرد ضعیف محصولات می شود.

منبع لیتیوم	CO2 (L)	بخار (L)	O2(L)	خروجی هوا (L)
کربنات لیتیوم	116.5	233	58	278
لیتیوم هیدرات		582	58	278

O2 و حجم اگزوز در هنگام کلسینه کردن 1 کیلوگرم NCM 523

--نتیجه گیری

در صنعت تولید مواد کاتدی سه تایی، دو جنبه قابل ذکر با توجه به فرآیند و تجهیزات کلسینه وجود دارد. یکی این است که از آنجایی که انواع مختلفی وجود دارد که بر فرآیند کلسینه کردن تأثیر می گذارد، کیفیت و عملکرد مواد کاتد برای هر دسته از محصولات متفاوت است. دوم اینکه با توجه به اندازه و طراحی مختلف تجهیزات کوره و فرآیند کلسینه کردن، عملکرد مواد کاتد و آند در SSA، اندازه دانه‌بندی و همچنین در شکل‌ها و اندازه‌های تک کریستال و بافت کریستالی متفاوت است. بنابراین، شما باید با توجه به کوره، مواد اولیه و کنترل خوب دمای کلسینگ، ساگر مناسب را انتخاب کنید.

روش کلسینه کردن فاز جامد در دمای بالا برای سنتز مواد سه تایی نیکل بالا به کار گرفته شده است. باند انرژی Ni{3+ و Ni{4+ با O همپوشانی دارد، بنابراین هنگام تخلیه لیتیوم، O ممکن است از شبکه تخلیه شود و مخلوط Ni2+/Li+ منجر به ساختار ناپایدار می‌شود. این محصول به رطوبت و CO2 بسیار حساس است و سطح پایه بالایی دارد. برای پایداری، عملکرد ایمنی، ذخیره سازی و پردازش بسیار مهم است، بنابراین کلسینه باید اتمسفر اکسیژن باشد.

توجه ویژه: تمام اطلاعات (محتوا، تصاویر و نمودارها) که من در اینجا می نویسم همان چیزی است که از اشتراک پخش زنده یک دانشمند چینی، که Douyin 275511859 است، آموخته ام. مایلم از او برای به اشتراک گذاری اش تشکر کنم.