Explicação detalhada do material do cátodo da bateria lipo 6s

Do ponto de vista da estrutura de custos da bateria lipo 6s, o eletrodo positivo, eletrodo negativo, eletrólito e separador são as quatro matérias-primas chave, e a sua proporção no custo é muito superior à de outros materiais como chicotes de fios, conectores e agentes condutores. Isto é semelhante à bateria lipo 6s. O princípio básico de funcionamento é o mesmo. A seguir, o fabricante profissional de baterias lipo 6s CNHL irá apresentar detalhadamente os materiais do cátodo dos quatro materiais mencionados.
Relativamente ao conteúdo do eletrólito da bateria lipo 6s, o artigo seguinte tem uma introdução detalhada, e os parceiros interessados podem consultá-lo por si mesmos:
Eletrólito da bateria lipo 6s CNHL, função prática e construção clássica do sistema

Material do cátodo da bateria lipo 6s

Atualmente, o material do cátodo é o material central da bateria lipo 6s, e é o fator chave que determina o desempenho da bateria lipo 6s. Tem um impacto direto na densidade energética final, voltagem, vida útil e segurança do produto. É também a parte mais cara da bateria lipo 6s. Por esta razão, a bateria lipo 6s é frequentemente nomeada pelo material do eletrodo positivo, como a bateria ternária, que é a bateria lipo 6s que utiliza o material ternário como eletrodo positivo.
A diferença entre os diferentes materiais do cátodo é óbvia, e os campos de aplicação também são diferentes. Os materiais comuns do cátodo podem ser divididos em óxido de cobalto de lítio (LCO), manganato de lítio (LMO), fosfato de ferro de lítio (LFP) e materiais ternários (NCM).

1) Material do cátodo da bateria lipo 6s de óxido de cobalto de lítio

É o primeiro material do cátodo comercializado da bateria lipo 6s. A sua densidade energética é superior à das baterias recarregáveis como níquel-hidreto metálico e chumbo-ácido. Reflete primeiramente o potencial de desenvolvimento da bateria lipo 6s, mas é muito caro e tem uma baixa vida útil de ciclos. É adequado apenas para produtos eletrónicos 3C. Embora o manganato de lítio tenha um custo baixo, a sua densidade energética não é boa. Foi utilizado nos primeiros veículos elétricos de baixa velocidade, como bicicletas elétricas, até certo ponto. Hoje, é principalmente usado em ferramentas elétricas e campos de armazenamento de energia, sendo raramente visto em baterias de potência.
Atualmente, é principalmente usado no campo dos veículos elétricos, existindo duas rotas técnicas de materiais ternários e fosfato de ferro de lítio. Em 2020, a proporção dos materiais do cátodo para baterias lipo 6s classificou-se em primeiro lugar (46%) e segundo lugar (25%).

2) Material do eletrodo positivo ternário da bateria lipo 6s

A principal vantagem é a alta densidade energética. Sob o mesmo volume e peso, a duração da bateria está muito à frente de outras rotas técnicas. Mas as suas desvantagens também são muito evidentes: segurança fraca, baixo ponto de ignição quando sujeito a choque e ambiente de alta temperatura. Em testes recentes de segurança como perfuração e sobrecarga, que geram mais calor, é difícil para baterias ternárias de alta capacidade passarem no teste. É a deficiência na performance de segurança que sempre limitou a montagem em grande escala e a aplicação integrada da rota técnica de materiais ternários.

3) Material do cátodo da bateria lipo 6s de fosfato de ferro de lítio

O fosfato de ferro é exatamente o oposto dos materiais ternários, a densidade energética (sobre a densidade energética da bateria lipo 6s, o artigo seguinte tem uma introdução detalhada:
Melhoria da densidade energética da bateria lipo 1200mah - melhoria da densidade celular) e a vida útil da bateria são médias, mas a segurança é muito boa. A sua estrutura cristalina é do tipo olivina única, e a estrutura do esqueleto espacial não se deforma facilmente, permitindo que se mantenha estável em ambientes de alta temperatura.

Comparação dos materiais do cátodo da bateria lipo 6s

1) Segurança

O material ternário começa a decompor-se e a libertar oxigénio a cerca de 150 ℃ ~ 250 ℃, causando a combustão do eletrólito. Em contraste, a temperatura de decomposição do fosfato de ferro de lítio é cerca de 600 ℃, e a vantagem de segurança é muito evidente. Com base nas vantagens acima, o fosfato de ferro de lítio pode passar em muitos testes de segurança que as baterias ternárias não conseguem passar.

2) Vida útil

Por outro lado, a vida útil da bateria lipo 6s de fosfato de ferro também tem uma enorme vantagem, e o número de ciclos ultrapassa em muito outras rotas técnicas, respondendo às duas exigências chave dos consumidores de veículos elétricos: segurança e durabilidade.
Atualmente, a capacidade instalada de baterias ternárias tem diminuído, e a quota de mercado da bateria lipo 6s de fosfato de ferro está a aumentar rapidamente. As estatísticas mostram que em 2020, o volume acumulado de vendas de baterias de potência domésticas atingiu 65,9 GWh, das quais 38,9 GWh de baterias ternárias 6s lipo estão instaladas em veículos, representando 61,1%, uma diminuição acumulada de 4,1%; baterias de fosfato de ferro 6s lipo instaladas 24,4 GWh, representando 61,1% comparado com 38,3% e um aumento acumulado de 20,6%, tornando-se o único tipo de bateria de potência com aumento anual nas vendas.

3) Preço

Além da vantagem de segurança, outro fator importante por trás do rápido aumento das vendas do fosfato de ferro de lítio é o baixo custo. Durante muito tempo, a principal razão para o alto custo das matérias-primas das baterias ternárias (que representam quase 90%) é a grande procura de cobalto. O cobalto é um mineral raro, muito caro e extremamente instável para extrair. O preço flutua muito. A cadeia de abastecimento também é muito frágil, podendo afetar facilmente as indústrias a jusante.
Nos primeiros anos, devido à existência de subsídios governamentais, o alto custo das baterias ternárias não era tão evidente, mas com a contínua redução dos subsídios nos últimos anos, a pressão dos custos tornou-se cada vez maior, forçando os fabricantes de baterias a procurar materiais alternativos mais baratos.
A vantagem de custo do fosfato de ferro de lítio é que não contém cobalto, e mesmo quando o preço por tonelada está em níveis elevados, é muito inferior ao dos materiais ternários.
Ao mesmo tempo, com o rápido aumento do número de postos de carregamento, também pode compensar a vida útil da bateria de fosfato de ferro 6s lipo. A autonomia típica de um veículo elétrico de fosfato de ferro de lítio é cerca de 300~400 km, o que é suficiente para satisfazer as necessidades do tráfego urbano. A bateria ternária não consegue refletir as suas vantagens centrais neste cenário de aplicação.
Impulsionado pela dupla força do custo e da infraestrutura, não é surpreendente que cada vez mais empresas automóveis escolham a rota técnica do fosfato de ferro de lítio. Mesmo o gigante das baterias de potência CATL, que começou com baterias ternárias, está a aumentar rapidamente a capacidade de produção de baterias de fosfato de ferro 6s lipo e a fornecer baterias de fosfato de ferro 6s lipo para a versão de autonomia padrão do Tesla Model 3 nacional.

Tendência de desenvolvimento da bateria ternária 6s lipo

No entanto, o desenvolvimento das baterias ternárias não parou. A tendência a longo prazo desta rota técnica é reduzir custos através da proporção de alto níquel e baixo cobalto, o chamado material ternário de alto níquel.
De acordo com a proporção dos três elementos níquel, cobalto e manganês, os materiais ternários podem ser divididos em quatro tipos principais: 111, 523, 622 e 811. Do ponto de vista da quota de mercado, os materiais ternários da série 5 (ou seja, 523) ainda são a corrente principal. Em 2020, a quota de mercado do material ternário ultrapassou 50%; a bateria da série 8 (ou seja, 811) explodiu devido à tendência de alto níquel, e a quota de mercado aumentou de 6% em 2018 para 24% em 2020. O potencial é enorme.
Por um lado, a bateria lipo 6s ternária de alto níquel reduz o uso do caro metal cobalto, e o custo é mais controlável. Por outro lado, a capacidade da bateria é grandemente aumentada, o que está mais alinhado com as necessidades dos consumidores. Nos últimos anos, a autonomia dos veículos elétricos domésticos aumentou rapidamente, e as baterias de alto níquel contribuíram para isso.
No entanto, correspondendo a isso, o aumento do teor de níquel significa um aumento rápido da dificuldade de processamento, e a segurança, que já tem perigos ocultos, é ainda mais reduzida. Em 2020, quando as baterias 811 foram montadas em grande escala, ocorreram acidentes frequentes de combustão espontânea, fazendo com que esta rota técnica fosse questionada.
Apenas o GAC Aion S, o primeiro modelo a usar baterias 811 em grande escala, é também o modelo mais antigo de veículos novos 811. De maio a agosto de 2020, ocorreram três acidentes consecutivos de combustão espontânea, e foram apenas baterias 811. A ponta do icebergue em chamas. A deficiência de segurança dos materiais ternários de alto níquel é um problema que os fabricantes de baterias devem resolver. Caso contrário, será difícil convencer os consumidores de automóveis de passageiros a comprá-los, e é ainda mais impossível usá-los em veículos comerciais com requisitos de segurança mais elevados.

Novo material do cátodo da bateria ternária 6s lipo

Além do material ternário níquel-cobalto-manganês (NCM), existe também um material ternário que utiliza uma liga níquel-cobalto-alumínio (NCA) como eletrodo positivo. Comparado com o NCM, a densidade energética do NCA é ainda mais elevada, mas a performance de segurança ainda não melhorou muito. Atualmente, a Tesla é o principal utilizador das baterias níquel-cobalto-alumínio, e em abril de 2020, também solicitou uma patente para uma nova tecnologia de produção que pode melhorar a vida útil da bateria.
No entanto, embora seja favorecida pelos líderes, a rota técnica NCA é muito rara na China. Em 2020, as remessas no mercado doméstico de materiais ternários representaram apenas 4%, e a Panasonic é atualmente o único grande fabricante mundial.
Bem, o acima é todo o conteúdo sobre o material do cátodo da bateria lipo 6s trazido pela CNHL hoje. Acredito que após a leitura do texto completo, todos tenham uma compreensão dos tipos de materiais do cátodo da bateria lipo 6s. O material do cátodo da bateria lipo 6s é principalmente óxido de cobalto de lítio (LCO), manganato de lítio (LMO), fosfato de ferro de lítio (LFP) e materiais ternários (NCM). Para mais informações sobre baterias lipo 6s, por favor clique abaixo: A história do desenvolvimento da bateria 1300mah 6s