Podrobný popis katodového materiálu 6s lipo baterie

Z pohledu nákladové struktury 6s lipo baterie jsou kladný elektrod, záporný elektrod, elektrolyt a separátor čtyři klíčové suroviny a jejich podíl na nákladech je mnohem vyšší než u jiných materiálů, jako jsou kabelové svazky, konektory a vodivé látky. To je podobné jako u 6s lipo baterie. Základní pracovní princip je stejný. Dále profesionální výrobce 6s lipo baterií CNHL podrobně představí katodové materiály z výše uvedených čtyř materiálů.
Co se týče obsahu elektrolytu v 6s lipo baterii, následující článek má podrobný úvod a zájemci si jej mohou sami prohlédnout:
Cnhl 6s lipo baterie elektrolyt, praktická funkce a klasická konstrukce systému

Katodový materiál 6s lipo baterie

V současné době je katodový materiál jádrem 6s lipo baterie a je klíčovým faktorem určujícím výkon 6s lipo baterie. Má přímý dopad na konečnou energetickou hustotu, napětí, životnost a bezpečnost produktu. Je také nejdražší částí 6s lipo baterie. Z tohoto důvodu se 6s lipo baterie často pojmenovávají podle materiálu kladného elektrodu, například ternární baterie, což je 6s lipo baterie používající ternární materiál jako kladný elektrod.
Rozdíl mezi různými katodovými materiály je zřejmý a také oblasti jejich použití se liší. Běžné katodové materiály lze rozdělit na oxid kobaltu lithného (LCO), manganát lithný (LMO), fosfát železnatý lithný (LFP) a ternární materiály (NCM).

1) Katodový materiál 6s lipo baterie oxid kobaltu lithný

Je to první komerčně využívaný katodový materiál 6s lipo baterie. Jeho energetická hustota je vyšší než u nabíjecích baterií, jako jsou nikl-metal hydridové a olověné baterie. První ukázal vývojový potenciál 6s lipo baterie, ale je velmi drahý a má nízkou životnost cyklů. Je vhodný pouze pro 3C elektronické produkty. Ačkoli manganát lithný má nízké náklady, jeho energetická hustota není dobrá. Používal se v počátcích pomalých elektrických vozidel, jako jsou bateriové vozíky, do určité míry. Dnes se hlavně používá v oblasti elektrického nářadí a skladování energie a v napájecích bateriích se téměř nevyskytuje.
V současnosti se hlavně používá v oblasti elektrických vozidel, existují dvě technické cesty ternárních materiálů a fosfátu železnatého lithného. V roce 2020 byl podíl katodových materiálů 6s lipo baterií na prvním místě (46 %) a druhém místě (25 %).

2) Ternární kladný elektrod 6s lipo baterie

Jádrem výhody je vysoká energetická hustota. Při stejném objemu a hmotnosti je životnost baterie výrazně lepší než u jiných technických cest. Ale jeho nevýhody jsou také velmi zřejmé: špatná bezpečnost, nízký bod vznícení při nárazu a vysoké teplotě. V nedávných bezpečnostních testech, jako je akupunktura a přebití, které jsou náročnější, je pro velkokapacitní ternární baterie obtížné testy projít. Právě bezpečnostní nedostatek vždy omezoval rozsáhlou montáž a integrované použití technologie ternárních materiálů.

3) Katodový materiál 6s lipo baterie fosfát železnatý lithný

Fosfát železnatý je přesným opakem ternárních materiálů, energetická hustota (o energetické hustotě 6s lipo baterie podrobně pojednává následující článek:
Zlepšení energetické hustoty 1200mah lipo baterie - zlepšení hustoty článků) a životnost baterie jsou průměrné, ale bezpečnost je velmi dobrá. Jeho krystalová struktura je unikátní olivínový typ a prostorová kostra se snadno nedeformuje, takže může zůstat stabilní i ve vysokoteplotním prostředí.

Porovnání katodových materiálů 6s lipo baterie

1) Bezpečnost

Ternární materiál začne rozkládat a uvolňovat kyslík při teplotě kolem 150 ℃ ~ 250 ℃, což způsobí zapálení elektrolytu. Naproti tomu teplota rozkladu fosfátu železnatého lithného je kolem 600 ℃ a bezpečnostní výhoda je velmi zřejmá. Na základě výše uvedených výhod může fosfát železnatý lithný projít mnoha bezpečnostními testy, které ternární baterie nemohou projít.

2) Životnost

Na druhé straně má životnost fosfátu železnatého lithného 6s lipo baterie také obrovskou výhodu a počet cyklů výrazně převyšuje jiné technické cesty, což odpovídá dvěma klíčovým požadavkům spotřebitelů elektrických vozidel: bezpečnosti a trvanlivosti.
V současnosti klesla instalovaná kapacita ternárních baterií a tržní podíl fosfátu železnatého lithného 6s lipo baterie rychle roste. Statistiky ukazují, že v roce 2020 dosáhl kumulativní prodej domácích napájecích baterií 65,9 GWh, z toho 38,9 GWh ternárních 6s lipo baterií bylo instalováno ve vozidlech, což představuje 61,1 %, což je kumulativní pokles o 4,1 %; fosfát železnatý lithný 6s lipo baterie instaloval 24,4 GWh, což představuje 61,1 % ve srovnání s 38,3 % a kumulativní nárůst o 20,6 %, stal se jediným typem napájecí baterie s meziročním nárůstem prodeje.

3) Cena

Kromě bezpečnostní výhody je dalším hlavním faktorem rychlého růstu prodeje fosfátu železnatého lithného jeho nízká cena. Po dlouhou dobu byla hlavní příčinou vysokých nákladů na suroviny ternárních baterií (téměř 90 %) velká poptávka po kobaltu. Kobalt je vzácný minerál. Je velmi drahý a jeho těžba je extrémně nestabilní. Cena kolísá divoce. Dodavatelský řetězec je také velmi křehký, což může snadno ovlivnit odvětví na nižších úrovních.
V prvních letech kvůli existenci vládních dotací nebyly vysoké náklady ternárních baterií výrazné, ale s postupným poklesem dotací v posledních letech se tlak na náklady stále zvyšuje, což nutí výrobce baterií hledat alternativní materiály.
Výhodou nákladů fosfátu železnatého lithného je, že neobsahuje kobalt, a i když je cena za tunu na vysoké úrovni, je mnohem nižší než u ternárních materiálů.
Zároveň s rychlým nárůstem počtu nabíjecích stanic může také kompenzovat životnost baterie fosfátu železnatého lithného 6s lipo baterie. Životnost typického elektrického vozidla s fosfátem železnatým lithným je asi 300~400 km, což stačí k uspokojení potřeb městské dopravy. Ternární baterie nemůže v tomto scénáři využití ukázat své klíčové výhody.
Pod tlakem nákladů a infrastruktury není překvapením, že stále více automobilových společností volí technologickou cestu fosfátu železnatého lithného. Dokonce i gigant napájecích baterií CATL, který začínal s ternárními bateriemi, rychle zvyšuje výrobní kapacitu fosfátu železnatého lithného 6s lipo baterie a dodává fosfát železnatý lithný 6s lipo baterii pro standardní verzi životnosti baterie domácího Tesla Model 3.

Vývojový trend ternárních 6s lipo baterií

Vývoj ternárních baterií však nezastavil. Dlouhodobým trendem této technické cesty je snižování nákladů prostřednictvím poměru vysokého niklu a nízkého kobaltu, tzv. vysokoniklový ternární materiál.
Podle poměru tří prvků niklu, kobaltu a manganu lze ternární materiály rozdělit do čtyř hlavních typů: 111, 523, 622 a 811. Z hlediska tržního podílu jsou současné 5-série (tj. 523) ternární materiály stále hlavním proudem. V roce 2020 tržní podíl ternárních materiálů přesáhl 50 %; baterie 8-série (tj. 811) díky trendu vysokoniklovosti zažívá rozmach a tržní podíl vzrostl z 6 % v roce 2018 na 24 % v roce 2020. Potenciál je obrovský.
Na jedné straně vysokoniklový ternární 6s lipo baterie snižuje použití drahého kovového kobaltu a náklady jsou lépe kontrolovatelné. Na druhé straně se výrazně zvyšuje kapacita baterie, což lépe odpovídá potřebám spotřebitelů. V posledních letech se dojezd domácích elektrických vozidel rychle zvyšuje a vysokoniklové baterie k tomu přispěly.
Nicméně zvýšení obsahu niklu znamená také rychlé zvýšení obtížnosti zpracování a bezpečnost, která má skryté nebezpečí, se dále snižuje. V roce 2020, kdy jsou baterie 811 montovány ve velkém měřítku, dochází často k samovznícení, což vede k pochybnostem o této technické cestě.
Jediný GAC Aion S, první model, který ve velkém měřítku používá baterie 811, je také nejstarším modelem 811 nových energetických vozidel. Od května do srpna 2020 došlo ke třem po sobě jdoucím samovznícením a šlo pouze o baterie 811. To je jen špička ledovce požáru. Bezpečnostní nedostatek vysokoniklových ternárních materiálů je problém, který musí výrobci baterií vyřešit. Jinak bude obtížné přesvědčit spotřebitele osobních vozidel k jejich koupi a ještě méně je použít v užitkových vozidlech s vyššími bezpečnostními požadavky.

Nový katodový materiál ternárních 6s lipo baterií

Kromě nikl-kobalt-manganových (NCM) ternárních materiálů existuje také ternární materiál používající slitinu nikl-kobalt-hliník (NCA) jako kladný elektrod. Ve srovnání s NCM je energetická hustota NCA dále zlepšena, ale bezpečnostní výkon se příliš nezlepšil. V současnosti je Tesla hlavním uživatelem baterií nikl-kobalt-hliník a v dubnu 2020 také podala patent na novou výrobní technologii, která může zlepšit životnost baterie.
Ačkoli je oblíbená u lídrů, technická cesta NCA je v Číně velmi vzácná. V roce 2020 tvořily dodávky na domácím trhu ternárních materiálů pouze 4 % a Panasonic je v současnosti jediným významným výrobcem na světě.
No, výše uvedené je celé obsah katodového materiálu 6s lipo baterie, který vám dnes přináší CNHL. Věřím, že po přečtení celého textu má každý představu o typech katodových materiálů 6s lipo baterie. Katodový materiál 6s lipo baterie je hlavně oxid kobaltu lithný (LCO), manganát lithný (LMO), fosfát železnatý lithný (LFP) a ternární materiály (NCM). Pro více informací o 6s lipo baterii klikněte níže: Vývojová historie 1300mah 6s baterie