Spiegazione dettagliata del materiale catodico della batteria lipo 6s

Dal punto di vista della struttura dei costi della batteria lipo 6s, l'elettrodo positivo, l'elettrodo negativo, l'elettrolita e il separatore sono le quattro materie prime chiave, e la loro proporzione nel costo è molto più alta rispetto ad altri materiali come cablaggi, connettori e agenti conduttivi. Questo è simile alla batteria lipo 6s. Il principio di funzionamento di base è lo stesso. Successivamente, il produttore professionale di batterie lipo 6s CNHL introdurrà in dettaglio i materiali del catodo dei quattro materiali sopra menzionati.
Per quanto riguarda il contenuto di elettrolita della batteria lipo 6s, il seguente articolo offre un'introduzione dettagliata, e i partner interessati possono consultarlo autonomamente:
Elettrolita della batteria lipo 6s Cnhl, funzione pratica e costruzione del sistema classico

Materiale del catodo della batteria lipo 6s

Attualmente, il materiale del catodo è il materiale centrale della batteria lipo 6s, ed è il fattore chiave che determina le prestazioni della batteria lipo 6s. Ha un impatto diretto sulla densità energetica finale, sulla tensione, sulla durata e sulla sicurezza del prodotto. È anche la parte più costosa della batteria lipo 6s. Per questo motivo, la batteria lipo 6s è spesso denominata in base al materiale dell'elettrodo positivo, come la batteria ternaria, che è la batteria lipo 6s che utilizza il materiale ternario come elettrodo positivo.
La differenza tra i diversi materiali del catodo è evidente, e anche i campi di applicazione sono diversi. I materiali del catodo comuni possono essere suddivisi in ossido di cobalto di litio (LCO), manganato di litio (LMO), fosfato di ferro di litio (LFP) e materiali ternari (NCM).

1) Materiale del catodo della batteria lipo 6s ossido di cobalto di litio

È il primo materiale del catodo commercializzato della batteria lipo 6s. La sua densità energetica è superiore a quella di batterie ricaricabili come nichel-metallo idruro e piombo-acido. Riflette per primo il potenziale di sviluppo della batteria lipo 6s, ma è molto costoso e ha una bassa durata del ciclo. È adatto solo per prodotti elettronici 3C. Sebbene il manganato di litio abbia un costo basso, la sua densità energetica non è buona. È stato utilizzato nei primi veicoli elettrici a bassa velocità, come le biciclette elettriche, in una certa misura. Oggi è principalmente utilizzato in utensili elettrici e nel campo dell'accumulo di energia, ed è raramente visto nelle batterie di potenza.
Attualmente è principalmente utilizzato nel campo dei veicoli elettrici, con due rotte tecniche di materiali ternari e fosfato di ferro di litio. Nel 2020, la proporzione dei materiali del catodo per la batteria lipo 6s sarà classificata prima (46%) e seconda (25%).

2) Materiale dell'elettrodo positivo ternario della batteria lipo 6s

Il vantaggio principale è l'alta densità energetica. A parità di volume e qualità, la durata della batteria è molto superiore ad altre rotte tecniche. Ma i suoi difetti sono anche molto evidenti: scarsa sicurezza, basso punto di accensione quando sottoposto a urti e ad ambienti ad alta temperatura. Nei recenti test di sicurezza come l'acupuntura e la sovraccarica, che generano più calore, è difficile per le batterie ternarie ad alta capacità superare il test. È il difetto nelle prestazioni di sicurezza che ha sempre limitato l'assemblaggio su larga scala e l'applicazione integrata della tecnologia dei materiali ternari.

3) Materiale del catodo della batteria lipo 6s fosfato di ferro di litio

Il fosfato di ferro è esattamente l'opposto dei materiali ternari, la densità energetica (circa la densità energetica della batteria lipo 6s, il seguente articolo offre un'introduzione dettagliata:
Miglioramento della densità energetica della batteria lipo 1200mah - miglioramento della densità delle celle) e la durata della batteria sono medie, ma la sicurezza è molto buona. La sua struttura cristallina è di tipo olivina unico, e la struttura scheletrica spaziale non si deforma facilmente, così da poter rimanere stabile in un ambiente ad alta temperatura.

Confronto dei materiali del catodo della batteria lipo 6s

1) Sicurezza

Il materiale ternario inizia a decomporsi e a rilasciare ossigeno a circa 150 ℃ ~ 250 ℃, causando l'incendio dell'elettrolita. Al contrario, la temperatura di decomposizione del fosfato di ferro di litio è intorno a 600 ℃, e il vantaggio di sicurezza è molto evidente. Basandosi sui vantaggi sopra menzionati, il fosfato di ferro di litio può superare molti test di sicurezza che le batterie ternarie non possono superare.

2) Durata

D'altra parte, la durata della batteria lipo 6s al fosfato di ferro ha anche un enorme vantaggio, e i suoi cicli superano di gran lunga altre rotte tecniche, rispondendo alle due esigenze chiave dei consumatori di veicoli elettrici: sicurezza e durata.
Attualmente, la capacità installata delle batterie ternarie è diminuita, e la quota di mercato della batteria lipo 6s al fosfato di ferro sta aumentando rapidamente. Le statistiche mostrano che nel 2020, il volume cumulativo delle vendite di batterie di potenza domestiche raggiungerà 65,9 GWh, di cui 38,9 GWh di batterie ternarie 6s installate nei veicoli, pari al 61,1%, con una diminuzione cumulativa del 4,1%; batterie al fosfato di ferro 6s installate 24,4 GWh, pari al 61,1% rispetto al 38,3% e un aumento cumulativo del 20,6%, diventando l'unico tipo di batteria di potenza con un aumento anno su anno delle vendite.

3) Prezzo

Oltre al vantaggio di sicurezza, un altro fattore importante dietro la rapida crescita delle vendite del fosfato di ferro di litio è la convenienza. Per molto tempo, la ragione principale dell'alto costo delle materie prime per le batterie ternarie (che rappresentano quasi il 90%) è la grande domanda di cobalto. Il cobalto è un minerale raro. È molto costoso ed estremamente instabile da estrarre. Il prezzo fluttua selvaggiamente. La catena di approvvigionamento è anche molto fragile, il che può facilmente influenzare le industrie a valle.
Negli anni passati, a causa dell'esistenza di sussidi governativi, l'alto costo delle batterie ternarie non era evidente, ma con il continuo calo dei sussidi negli ultimi anni, la pressione sui costi è diventata sempre più pesante, costringendo i produttori di batterie a trovare materiali alternativi meno costosi.
Il vantaggio di costo del fosfato di ferro di litio è che non contiene cobalto, e anche quando il prezzo per tonnellata è a un livello elevato, è molto più basso rispetto ai materiali ternari.
Allo stesso tempo, con il rapido aumento del numero di colonnine di ricarica, può anche compensare la durata della batteria della batteria lipo 6s al fosfato di ferro. La durata tipica di un veicolo elettrico al fosfato di ferro di litio è di circa 300~400 km, sufficiente a soddisfare le esigenze del traffico urbano. La batteria ternaria non può riflettere i suoi vantaggi principali in questo scenario di applicazione.
Spinti dalla doppia spinta di costo e infrastrutture, non sorprende che sempre più case automobilistiche scelgano la tecnologia al fosfato di ferro di litio. Anche il gigante delle batterie di potenza CATL, che ha iniziato con batterie ternarie, sta aumentando rapidamente la capacità produttiva della batteria lipo 6s al fosfato di ferro e fornisce batterie al fosfato di ferro per la versione standard della durata della batteria della Tesla Model 3 domestica.

La tendenza di sviluppo della batteria ternaria 6s lipo

Tuttavia, lo sviluppo delle batterie ternarie non si è fermato. La tendenza a lungo termine di questa rotta tecnica è ridurre i costi attraverso il rapporto di nichel alto e cobalto basso, il cosiddetto materiale ternario ad alto nichel.
In base alla proporzione dei tre elementi nichel, cobalto e manganese, i materiali ternari possono essere suddivisi in quattro tipi principali: 111, 523, 622 e 811. Dal punto di vista della quota di mercato, i materiali ternari della serie 5 (cioè 523) sono ancora la corrente principale. Nel 2020, la quota di mercato del materiale ternario supererà il 50%; la batteria della serie 8 (cioè 811) esploderà a causa della tendenza all'alto contenuto di nichel, e la quota di mercato aumenterà dal 6% nel 2018 al 24% nel 2020. Il potenziale è enorme.
Da un lato, la batteria lipo 6s ternaria ad alto nichel riduce l'uso del costoso metallo cobalto, e il costo è più controllabile. Dall'altro lato, la capacità della batteria è notevolmente aumentata, più in linea con le esigenze dei consumatori. Negli ultimi anni, l'autonomia dei veicoli elettrici domestici è aumentata rapidamente, e le batterie ad alto nichel hanno contribuito.
Tuttavia, corrispondentemente, l'aumento del contenuto di nichel significa un rapido aumento della difficoltà di lavorazione, e la sicurezza che presenta pericoli nascosti è ulteriormente ridotta. Nel 2020, quando le batterie 811 saranno assemblate su larga scala, si verificheranno frequentemente incidenti di combustione spontanea, causando dubbi su questa rotta tecnica.
Solo la GAC Aion S, il primo modello a utilizzare su larga scala le batterie 811, è anche il modello più vecchio dei veicoli a nuova energia 811. Da maggio ad agosto 2020, si sono verificati tre incidenti consecutivi di combustione spontanea, e questi riguardavano solo batterie 811. La punta dell'iceberg in fiamme. Il difetto di sicurezza dei materiali ternari ad alto nichel è un problema che i produttori di batterie devono risolvere. Altrimenti, sarà difficile convincere i consumatori di auto passeggeri ad acquistarle, e sarà ancora più impossibile usarle nei veicoli commerciali con requisiti di sicurezza più elevati.

Nuovo materiale del catodo della batteria ternaria 6s lipo

Oltre al materiale ternario nichel-cobalto-manganese (NCM), esiste anche un materiale ternario che utilizza una lega nichel-cobalto-alluminio (NCA) come elettrodo positivo. Rispetto all'NCM, la densità energetica dell'NCA è ulteriormente migliorata, ma le prestazioni di sicurezza non sono molto migliorate. Attualmente, Tesla è il principale utilizzatore di batterie nichel-cobalto-alluminio, e nell'aprile 2020 ha anche richiesto un brevetto per una nuova tecnologia di produzione che può migliorare la durata della batteria.
Tuttavia, sebbene sia favorita dai leader, la rotta tecnica NCA è molto rara in Cina. Nel 2020, le spedizioni nel mercato domestico dei materiali ternari rappresenteranno solo il 4%, e Panasonic è attualmente l'unico grande produttore al mondo.
Bene, quanto sopra è tutto il contenuto del materiale del catodo della batteria lipo 6s portato oggi da CNHL. Credo che dopo aver letto l'intero testo, tutti abbiano una comprensione dei tipi di materiali del catodo della batteria lipo 6s. Il materiale del catodo della batteria lipo 6s è principalmente ossido di cobalto di litio (LCO), manganato di litio (LMO), fosfato di ferro di litio (LFP) e materiali ternari (NCM). Per ulteriori informazioni sulla batteria lipo 6s, cliccare qui sotto: La storia dello sviluppo della batteria 1300mah 6s