Explicación detallada del material del cátodo de la batería lipo 6s

Desde la perspectiva de la estructura de costos de la batería lipo 6s, el electrodo positivo, electrodo negativo, electrolito y separador son las cuatro materias primas clave, y su proporción en el costo es mucho mayor que la de otros materiales como arneses de cables, conectores y agentes conductores. Esto es similar a la batería lipo 6s. El principio básico de funcionamiento es el mismo. A continuación, el fabricante profesional de baterías lipo 6s CNHL presentará en detalle los materiales del cátodo de los cuatro materiales mencionados.
Respecto al contenido de electrolito de la batería lipo 6s, el siguiente artículo tiene una introducción detallada, y los socios interesados pueden consultarlo por sí mismos:
Electrolito de batería lipo 6s Cnhl, función práctica y construcción clásica del sistema

Material del cátodo de la batería lipo 6s

Actualmente, el material del cátodo es el material central de la batería lipo 6s, y es el factor clave que determina el rendimiento de la batería lipo 6s. Tiene un impacto directo en la densidad energética final, voltaje, vida útil y seguridad del producto. También es la parte más costosa de la batería lipo 6s. Por esta razón, la batería lipo 6s a menudo se nombra según el material del electrodo positivo, como la batería ternaria, que es la batería lipo 6s que usa material ternario como electrodo positivo.
La diferencia entre los diferentes materiales del cátodo es evidente, y los campos de aplicación también son diferentes. Los materiales comunes del cátodo se pueden dividir en óxido de cobalto de litio (LCO), manganato de litio (LMO), fosfato de hierro y litio (LFP) y materiales ternarios (NCM).

1) Material del cátodo de batería lipo 6s de óxido de cobalto de litio

Es el primer material de cátodo comercializado de la batería lipo 6s. Su densidad energética es mayor que la de baterías recargables como níquel-hidruro metálico y plomo-ácido. Refleja primero el potencial de desarrollo de la batería lipo 6s, pero es muy costoso y tiene una baja vida de ciclo. Solo es adecuado para productos electrónicos 3C. Aunque el manganato de litio tiene un bajo costo, su densidad energética no es buena. Se usó en los primeros vehículos eléctricos de baja velocidad, como bicicletas eléctricas, hasta cierto punto. Hoy en día, se usa principalmente en herramientas eléctricas y campos de almacenamiento de energía, y rara vez se ve en baterías de potencia.
Actualmente se usa principalmente en el campo de vehículos eléctricos, hay dos rutas técnicas de materiales ternarios y fosfato de hierro y litio. En 2020, la proporción de materiales del cátodo para batería lipo 6s se clasificó primero (46%) y segundo (25%).

2) Material del electrodo positivo ternario de batería lipo 6s

La ventaja central es la alta densidad energética. Bajo el mismo volumen y calidad, la vida útil de la batería está muy por delante de otras rutas técnicas. Pero sus defectos también son muy evidentes: mala seguridad, bajo punto de ignición cuando se somete a choque y ambiente de alta temperatura. En pruebas recientes de seguridad como punción y sobrecarga, que son más calientes, es difícil que las baterías ternarias de alta capacidad pasen la prueba. Es el defecto en el rendimiento de seguridad lo que siempre ha limitado el ensamblaje a gran escala y la aplicación integrada de la ruta tecnológica de materiales ternarios.

3) Material del cátodo de batería lipo 6s de fosfato de hierro y litio

El fosfato de hierro es justo lo opuesto a los materiales ternarios, la densidad energética (sobre la densidad energética de la batería lipo 6s, el siguiente artículo tiene una introducción detallada:
Mejora de la densidad energética de batería lipo 1200mah - mejora de la densidad celular) y la vida útil son promedio, pero la seguridad es muy buena. Su estructura cristalina es un tipo único de olivino, y la estructura del esqueleto espacial no se deforma fácilmente, por lo que puede mantenerse estable en un ambiente de alta temperatura.

Comparación de materiales del cátodo de batería lipo 6s

1) Seguridad

El material ternario comenzará a descomponerse y liberar oxígeno a unos 150 ℃ ~ 250 ℃, causando que el electrolito se queme. En contraste, la temperatura de descomposición del fosfato de hierro y litio es alrededor de 600 ℃, y la ventaja de seguridad es muy evidente. Basado en las ventajas anteriores, el fosfato de hierro y litio puede pasar muchas pruebas de seguridad que las baterías ternarias no pueden pasar.

2) Vida útil

Por otro lado, la vida útil de la batería lipo 6s de fosfato de hierro también tiene una gran ventaja, y sus ciclos superan con creces a otras rutas técnicas, respondiendo a las dos demandas clave de los consumidores de vehículos eléctricos: seguridad y durabilidad.
Actualmente, la capacidad instalada de baterías ternarias ha disminuido, y la cuota de mercado de la batería lipo 6s de fosfato de hierro está aumentando rápidamente. Las estadísticas muestran que en 2020, el volumen acumulado de ventas de baterías de potencia nacionales alcanzó 65.9GWh, de los cuales 38.9GWh de batería lipo 6s ternaria están instalados en vehículos, representando el 61.1%, una disminución acumulada del 4.1%; la batería lipo 6s de fosfato de hierro instaló 24.4GWh, representando el 61.1% comparado con 38.3% y un aumento acumulado del 20.6%, convirtiéndose en el único tipo de batería de potencia con un aumento interanual en ventas.

3) Precio

Además de la ventaja de seguridad, otro factor importante detrás del rápido aumento en ventas del fosfato de hierro y litio es su bajo costo. Durante mucho tiempo, la razón principal del alto costo de las materias primas para baterías ternarias (que representa casi el 90%) es la gran demanda de cobalto. El cobalto es un mineral raro. Es muy caro y extremadamente inestable de extraer. El precio fluctúa salvajemente. La cadena de suministro también es muy frágil, lo que puede afectar fácilmente a las industrias aguas abajo.
En los primeros años, debido a la existencia de subsidios gubernamentales, el alto costo de las baterías ternarias no era prominente, pero con la disminución continua de los subsidios en los últimos años, la presión de costos se ha vuelto cada vez más pesada, obligando a los fabricantes de baterías a buscar materiales alternativos menos costosos.
La ventaja de costo del fosfato de hierro y litio es que no contiene cobalto, y aun cuando el precio por tonelada está en un nivel alto, es mucho más bajo que el de los materiales ternarios.
Al mismo tiempo, con el rápido aumento en el número de estaciones de carga, también puede compensar la vida útil de la batería lipo 6s de fosfato de hierro. La vida útil típica de un vehículo eléctrico de fosfato de hierro y litio es de aproximadamente 300~400 km, lo que es suficiente para satisfacer las necesidades del tráfico urbano. La batería ternaria no puede reflejar sus ventajas centrales en este escenario de aplicación.
Impulsado por el doble impulso de costo e infraestructura, no es sorprendente que cada vez más compañías automotrices elijan la ruta tecnológica de fosfato de hierro y litio. Incluso el gigante de baterías de potencia CATL, que comenzó con baterías ternarias, está aumentando rápidamente la capacidad de producción de batería lipo 6s de fosfato de hierro y suministrando batería lipo 6s de fosfato de hierro para la versión de vida útil estándar de Tesla Model 3 nacional.

Tendencia de desarrollo de la batería lipo 6s ternaria

Sin embargo, el desarrollo de baterías ternarias no se ha detenido. La tendencia a largo plazo de esta ruta técnica es reducir costos mediante la proporción de alto níquel y bajo cobalto, el llamado material ternario de alto níquel.
Según la proporción de los tres elementos níquel, cobalto y manganeso, los materiales ternarios se pueden dividir en cuatro tipos principales: 111, 523, 622 y 811. Desde la perspectiva de la cuota de mercado, los materiales ternarios de la serie 5 (es decir, 523) siguen siendo la corriente principal. En 2020, la cuota de mercado del material ternario superó el 50%; la batería de la serie 8 (es decir, 811) explotará debido a la tendencia de alto níquel, y la cuota de mercado aumentará del 6% en 2018 al 24% en 2020. El potencial es enorme.
Por un lado, la batería lipo 6s ternaria de alto níquel reduce el uso de metal de cobalto caro, y el costo es más controlable. Por otro lado, la capacidad de la batería se incrementa mucho, lo que se ajusta más a las necesidades del consumidor. En los últimos años, la autonomía de los vehículos eléctricos nacionales ha aumentado rápidamente, y las baterías de alto níquel han contribuido.
Sin embargo, correspondientemente, el aumento del contenido de níquel significa un aumento rápido en la dificultad de procesamiento, y la seguridad que tiene peligros ocultos se reduce aún más. En 2020, cuando las baterías 811 se ensamblan a gran escala, ocurren accidentes de combustión espontánea con frecuencia, causando que esta ruta técnica sea cuestionada.
Sólo GAC Aion S, el primer modelo en usar baterías 811 a gran escala, es también el modelo más antiguo de vehículos de nueva energía 811. De mayo a agosto de 2020, ocurrieron tres accidentes consecutivos de combustión espontánea, y estos fueron solo baterías 811. La punta del iceberg en llamas. El defecto de seguridad de los materiales ternarios de alto níquel es un problema que los fabricantes de baterías deben resolver. De lo contrario, será difícil convencer a los consumidores de automóviles de pasajeros para que las compren, y aún más imposible usarlas en vehículos comerciales con mayores requisitos de seguridad.

Nuevo material del cátodo de batería lipo 6s ternaria

Además del material ternario níquel-cobalto-manganeso (NCM), también existe un material ternario que usa una aleación níquel-cobalto-aluminio (NCA) como electrodo positivo. En comparación con NCM, la densidad energética de NCA se mejora aún más, pero el rendimiento de seguridad sigue sin mejorar mucho. Actualmente, Tesla es el principal usuario de baterías níquel-cobalto-aluminio, y en abril de 2020, también solicitó una patente para una nueva tecnología de producción que puede mejorar la vida útil de la batería.
Sin embargo, aunque es favorecida por los líderes, la ruta técnica NCA es muy rara en China. En 2020, los envíos en el mercado nacional de materiales ternarios solo representaron el 4%, y Panasonic es actualmente el único fabricante importante en el mundo.
Bueno, lo anterior es todo el contenido del material del cátodo de la batería lipo 6s que CNHL les trae hoy. Creo que después de leer todo el texto, todos tienen una comprensión de los tipos de materiales del cátodo de la batería lipo 6s. El material del cátodo de la batería lipo 6s es principalmente óxido de cobalto de litio (LCO), manganato de litio (LMO), fosfato de hierro y litio (LFP) y materiales ternarios (NCM). Para más información sobre batería lipo 6s, por favor haga clic abajo: La historia del desarrollo de la batería 1300mah 6s