Подробное объяснение материала катода аккумулятора 6s lipo

С точки зрения структуры затрат 6s литий-полимерного аккумулятора, положительный электрод, отрицательный электрод, электролит и сепаратор являются четырьмя ключевыми сырьевыми материалами, и их доля в стоимости значительно выше, чем у других материалов, таких как жгуты проводов, разъемы и проводящие агенты. Это похоже на 6s литий-полимерный аккумулятор. Основной принцип работы одинаков. Далее профессиональный производитель 6s литий-полимерных аккумуляторов CNHL подробно расскажет о катодных материалах из перечисленных четырех материалов.
Что касается содержания электролита в 6s литий-полимерном аккумуляторе, в следующей статье есть подробное введение, и заинтересованные партнеры могут ознакомиться с ней самостоятельно:
Электролит 6s литий-полимерного аккумулятора Cnhl, практическая функция и классическая системная конструкция

Катодный материал 6s литий-полимерного аккумулятора

В настоящее время катодный материал является основным материалом 6s литий-полимерного аккумулятора и ключевым фактором, определяющим характеристики 6s литий-полимерного аккумулятора. Он напрямую влияет на конечную энергетическую плотность, напряжение, срок службы и безопасность продукта. Это также самая дорогая часть 6s литий-полимерного аккумулятора. По этой причине 6s литий-полимерный аккумулятор часто называют по материалу положительного электрода, например, трёхкомпонентный аккумулятор — это 6s литий-полимерный аккумулятор, использующий трёхкомпонентный материал в качестве положительного электрода.
Различия между разными катодными материалами очевидны, и области применения также различаются. Общие катодные материалы можно разделить на оксид лития и кобальта (LCO), литий марганцевый (LMO), литий железо-фосфат (LFP) и трёхкомпонентные материалы (NCM).

1) Катодный материал 6s литий-полимерного аккумулятора — оксид лития и кобальта

Это первый коммерциализированный катодный материал 6s литий-полимерного аккумулятора. Его энергетическая плотность выше, чем у аккумуляторов, таких как никель-металлгидридные и свинцово-кислотные. Он впервые продемонстрировал потенциал развития 6s литий-полимерного аккумулятора, но очень дорог и имеет низкий цикл жизни. Подходит только для 3C электронных продуктов. Хотя литий марганцевый имеет низкую стоимость, его энергетическая плотность не очень хороша. Он использовался в ранних низкоскоростных электромобилях, таких как электровелосипеды, в определенной степени. Сегодня он в основном используется в электроинструментах и в области накопления энергии и редко встречается в силовых аккумуляторах.
В настоящее время в основном используется в области электромобилей, существуют два технических направления: трёхкомпонентные материалы и литий железо-фосфат. В 2020 году доля катодных материалов для 6s литий-полимерных аккумуляторов заняла первое (46%) и второе (25%) места соответственно.

2) Трёхкомпонентный положительный электрод 6s литий-полимерного аккумулятора

Основное преимущество — высокая энергетическая плотность. При одинаковом объеме и массе срок службы аккумулятора значительно превосходит другие технические направления. Но его недостатки также очень очевидны: низкая безопасность, низкая точка воспламенения при воздействии ударов и высоких температур. В недавних тестах безопасности, таких как прокалывание и перезарядка, которые вызывают нагрев, крупноёмкие трёхкомпонентные аккумуляторы с трудом проходят испытания. Этот недостаток в безопасности всегда ограничивал масштабную сборку и интегрированное применение технологии трёхкомпонентных материалов.

3) Катодный материал 6s литий-полимерного аккумулятора — литий железо-фосфат

Железо-фосфат — полная противоположность трёхкомпонентным материалам, энергетическая плотность (подробное введение о энергетической плотности 6s литий-полимерного аккумулятора в следующей статье:
Улучшение энергетической плотности 1200mah литий-полимерного аккумулятора — улучшение плотности ячеек) и срок службы аккумулятора средние, но безопасность очень хорошая. Его кристаллическая структура — уникальный оливиновый тип, и пространственная каркасная структура не деформируется легко, что позволяет оставаться стабильным в условиях высокой температуры.

Сравнение катодных материалов 6s литий-полимерного аккумулятора

1) Безопасность

Трёхкомпонентный материал начинает разлагаться и выделять кислород при температуре около 150 ℃ ~ 250 ℃, вызывая возгорание электролита. В то время как температура разложения литий железо-фосфата около 600 ℃, и его преимущество в безопасности очень очевидно. Благодаря этим преимуществам литий железо-фосфат может проходить многие тесты безопасности, которые трёхкомпонентные аккумуляторы не проходят.

2) Срок службы

С другой стороны, срок службы литий железо-фосфатного 6s литий-полимерного аккумулятора также имеет огромное преимущество, и количество циклов значительно превышает другие технические направления, что отвечает двум ключевым требованиям потребителей электромобилей: безопасности и долговечности.
В настоящее время установленная мощность трёхкомпонентных аккумуляторов снизилась, а доля рынка литий железо-фосфатных 6s литий-полимерных аккумуляторов быстро растет. Статистика показывает, что в 2020 году совокупный объем продаж отечественных силовых аккумуляторов достиг 65,9 ГВт·ч, из которых 38,9 ГВт·ч трёхкомпонентных 6s литий-полимерных аккумуляторов установлено в автомобилях, что составляет 61,1%, с совокупным снижением на 4,1%; литий железо-фосфатных 6s литий-полимерных аккумуляторов установлено 24,4 ГВт·ч, что составляет 61,1% по сравнению с 38,3% и совокупным ростом на 20,6%, став единственным типом силовых аккумуляторов с годовым ростом продаж.

3) Цена

Помимо преимущества безопасности, другой важный фактор быстрого роста продаж литий железо-фосфатных аккумуляторов — это дешевизна. Долгое время главной причиной высокой стоимости сырья для трёхкомпонентных аккумуляторов (около 90%) был большой спрос на кобальт. Кобальт — редкий минерал, очень дорогой и крайне нестабильный в добыче. Цена сильно колеблется. Цепочка поставок также очень хрупкая, что легко влияет на отрасли ниже по цепочке.
В первые годы из-за существования государственных субсидий высокая стоимость трёхкомпонентных аккумуляторов не была заметна, но с постоянным снижением субсидий в последние годы давление на стоимость становится все более тяжелым, заставляя производителей аккумуляторов искать альтернативные материалы.
Преимущество стоимости литий железо-фосфата в том, что он не содержит кобальта, и даже при высокой цене за тонну он значительно дешевле трёхкомпонентных материалов.
В то же время с быстрым увеличением количества зарядных станций это также компенсирует срок службы литий железо-фосфатных 6s литий-полимерных аккумуляторов. Срок службы типичного электромобиля с литий железо-фосфатным аккумулятором составляет около 300~400 км, что достаточно для удовлетворения потребностей городского транспорта. Трёхкомпонентный аккумулятор не может проявить свои основные преимущества в этом сценарии применения.
Под влиянием двойного драйвера стоимости и инфраструктуры неудивительно, что все больше автопроизводителей выбирают технологический путь литий железо-фосфатных аккумуляторов. Даже гигант силовых аккумуляторов CATL, начавший с трёхкомпонентных аккумуляторов, быстро увеличивает производственные мощности литий железо-фосфатных 6s литий-полимерных аккумуляторов и поставляет их для стандартной версии аккумулятора Tesla Model 3 на внутреннем рынке.

Тенденции развития трёхкомпонентных 6s литий-полимерных аккумуляторов

Однако развитие трёхкомпонентных аккумуляторов не остановилось. Долгосрочная тенденция этого технического направления — снижение затрат за счет увеличения доли никеля и снижения кобальта, так называемые высоконикелевые трёхкомпонентные материалы.
В зависимости от пропорций трех элементов никеля, кобальта и марганца трёхкомпонентные материалы можно разделить на четыре основных типа: 111, 523, 622 и 811. С точки зрения доли рынка, в настоящее время материалы серии 5 (то есть 523) остаются основным направлением. В 2020 году доля рынка трёхкомпонентных материалов превысила 50%; аккумуляторы серии 8 (то есть 811) получили развитие благодаря тенденции к высокому содержанию никеля, и доля рынка выросла с 6% в 2018 году до 24% в 2020 году. Потенциал огромен.
С одной стороны, высоконикелевый трёхкомпонентный 6s литий-полимерный аккумулятор снижает использование дорогого кобальта, и стоимость становится более контролируемой. С другой стороны, емкость аккумулятора значительно увеличивается, что больше соответствует потребностям потребителей. В последние годы запас хода отечественных электромобилей быстро увеличился, и высоконикелевые аккумуляторы внесли в это вклад.
Однако, соответственно, увеличение содержания никеля означает резкое увеличение сложности обработки, и скрытые опасности безопасности еще больше возрастают. В 2020 году при массовой сборке аккумуляторов 811 часто происходили случаи самовозгорания, что вызвало сомнения в этом техническом направлении.
Только GAC Aion S, первая модель, массово использующая аккумуляторы 811, а также самая старая модель новых энергетических автомобилей 811, с мая по август 2020 года столкнулась с тремя последовательными случаями самовозгорания, и это были только аккумуляторы 811. Это вершина айсберга пожаров. Проблема безопасности высоконикелевых трёхкомпонентных материалов — задача, которую производители аккумуляторов должны решить. В противном случае будет трудно убедить потребителей легковых автомобилей покупать их, и тем более невозможно использовать их в коммерческом транспорте с более высокими требованиями к безопасности.

Новый катодный материал трёхкомпонентных 6s литий-полимерных аккумуляторов

Помимо никель-кобальт-марганцевого (NCM) трёхкомпонентного материала, существует также трёхкомпонентный материал, использующий никель-кобальт-алюминиевый (NCA) сплав в качестве положительного электрода. По сравнению с NCM, энергетическая плотность NCA дополнительно улучшена, но показатели безопасности по-прежнему не сильно улучшены. В настоящее время Tesla является основным пользователем никель-кобальт-алюминиевых аккумуляторов, и в апреле 2020 года она также подала заявку на патент новой технологии производства, которая может улучшить срок службы аккумулятора.
Однако, хотя этот путь пользуется поддержкой лидеров, техническое направление NCA очень редко встречается в Китае. В 2020 году поставки на внутреннем рынке трёхкомпонентных материалов составили всего 4%, и Panasonic в настоящее время является единственным крупным производителем в мире.
Итак, выше представлено полное содержание о катодных материалах 6s литий-полимерных аккумуляторов от CNHL сегодня. Я уверен, что после прочтения всего текста у всех появится понимание типов катодных материалов 6s литий-полимерных аккумуляторов. Катодные материалы 6s литий-полимерных аккумуляторов в основном включают оксид лития и кобальта (LCO), литий марганцевый (LMO), литий железо-фосфат (LFP) и трёхкомпонентные материалы (NCM). Для получения дополнительной информации о 6s литий-полимерных аккумуляторах, пожалуйста, нажмите ниже: История развития 1300mah 6s аккумулятора