Детальне пояснення матеріалу катода акумулятора 6s lipo

З точки зору структури витрат 6s літій-полімерної батареї, позитивний електрод, негативний електрод, електроліт і сепаратор є чотирма ключовими сировинними матеріалами, і їхня частка у вартості значно вища, ніж у інших матеріалів, таких як провідні пучки, роз'єми та провідні агенти. Це схоже на 6s літій-полімерну батарею. Основний робочий принцип однаковий. Далі професійний виробник 6s літій-полімерних батарей CNHL детально представить катодні матеріали з вищезазначених чотирьох матеріалів.
Щодо вмісту електроліту в 6s літій-полімерній батареї, у наступній статті є детальний опис, і зацікавлені партнери можуть ознайомитися з нею самостійно:
Електроліт 6s літій-полімерної батареї CNHL, практична функція та класична системна конструкція

Катодний матеріал 6s літій-полімерної батареї

На сьогодні катодний матеріал є основним матеріалом 6s літій-полімерної батареї і ключовим фактором, що визначає продуктивність 6s літій-полімерної батареї. Він безпосередньо впливає на кінцеву енергетичну щільність, напругу, термін служби та безпеку продукту. Це також найдорожча частина 6s літій-полімерної батареї. З цієї причини 6s літій-полімерна батарея часто називається за матеріалом позитивного електрода, наприклад, трьохкомпонентна батарея — це 6s літій-полімерна батарея, яка використовує трьохкомпонентний матеріал як позитивний електрод.
Різниця між різними катодними матеріалами очевидна, а сфери застосування також різні. Загальні катодні матеріали можна поділити на оксид кобальту літію (LCO), манганат літію (LMO), фосфат заліза літію (LFP) та трьохкомпонентні матеріали (NCM).

1) Катодний матеріал 6s літій-полімерної батареї — оксид кобальту літію

Це перший комерціалізований катодний матеріал 6s літій-полімерної батареї. Його енергетична щільність вища, ніж у акумуляторів, таких як нікель-металогідридні та свинцево-кислотні. Він вперше відобразив потенціал розвитку 6s літій-полімерної батареї, але дуже дорогий і має низький цикл життя. Підходить лише для 3C електронних продуктів. Хоча манганат літію має низьку вартість, його енергетична щільність не дуже добра. Він використовувався на ранніх повільних електромобілях, таких як батарейні велосипеди, у певній мірі. Сьогодні він переважно застосовується в електроінструментах і сферах зберігання енергії, і рідко зустрічається в силових батареях.
Наразі головним чином використовується у сфері електромобілів, існують два технічні напрямки: трьохкомпонентні матеріали та фосфат заліза літію. У 2020 році частка катодних матеріалів для 6s літій-полімерної батареї посідала перше (46%) та друге (25%) місця.

2) Трьохкомпонентний позитивний електрод 6s літій-полімерної батареї

Основна перевага — висока енергетична щільність. При однаковому обсязі та вазі термін служби батареї значно перевищує інші технічні напрямки. Але його недоліки також дуже очевидні: погана безпека, низька температура займання при ударі та високотемпературному середовищі. У недавніх тестах безпеки, таких як проколювання та перезарядка, які викликають сильніше нагрівання, великомасштабні трьохкомпонентні батареї важко проходять випробування. Саме дефект у безпеці завжди обмежував масштабне складання та інтегроване застосування технологічного напрямку трьохкомпонентних матеріалів.

3) Катодний матеріал 6s літій-полімерної батареї — фосфат заліза літію

Фосфат заліза — це повна протилежність трьохкомпонентним матеріалам, енергетична щільність (про енергетичну щільність 6s літій-полімерної батареї детально розповідається у наступній статті:
Покращення енергетичної щільності 1200mah літій-полімерної батареї — покращення щільності елементів) та термін служби середні, але безпека дуже хороша. Його кристалічна структура — унікальний олівіновий тип, і просторово-каркасна структура не легко деформується, тому він може залишатися стабільним у високотемпературному середовищі.

Порівняння катодних матеріалів 6s літій-полімерної батареї

1) Безпека

Трьохкомпонентний матеріал починає розкладатися і виділяти кисень приблизно при 150 ℃ ~ 250 ℃, що викликає займання електроліту. Для порівняння, температура розкладу фосфату заліза літію становить близько 600 ℃, і перевага в безпеці дуже очевидна. Завдяки цим перевагам фосфат заліза літію може проходити багато тестів безпеки, які трьохкомпонентні батареї не можуть пройти.

2) Термін служби

З іншого боку, термін служби фосфату заліза літію 6s літій-полімерної батареї також має величезну перевагу, і кількість циклів значно перевищує інші технічні напрямки, що відповідає двом ключовим вимогам споживачів електромобілів: безпеці та довговічності.
Наразі встановлена потужність трьохкомпонентних батарей знизилася, а частка ринку фосфату заліза літію 6s літій-полімерної батареї швидко зростає. Статистика показує, що у 2020 році кумулятивний обсяг продажів вітчизняних силових батарей досяг 65,9 ГВт·год, з яких 38,9 ГВт·год трьохкомпонентних 6s літій-полімерних батарей встановлено у транспортних засобах, що становить 61,1%, кумулятивне зниження на 4,1%; фосфат заліза літію встановлено 24,4 ГВт·год, що становить 61,1% порівняно з 38,3% і кумулятивне зростання на 20,6%, ставши єдиним типом силових батарей із зростанням продажів у річному обчисленні.

3) Ціна

Окрім переваги безпеки, ще одним важливим фактором швидкого зростання продажів фосфату заліза літію є дешевизна. Протягом тривалого часу основною причиною високої вартості сировини для трьохкомпонентних батарей (майже 90%) є великий попит на кобальт. Кобальт — це рідкісний мінерал. Він дуже дорогий і надзвичайно нестабільний у видобутку. Ціна сильно коливається. Ланцюг постачання також дуже крихкий, що легко впливає на суміжні галузі.
У ранні роки через існування державних субсидій висока вартість трьохкомпонентних батарей не була помітною, але з постійним зниженням субсидій у останні роки тиск на вартість стає все більшим, змушуючи виробників батарей шукати альтернативні матеріали.
Перевага вартості фосфату заліза літію полягає в тому, що він не містить кобальту, і навіть коли ціна за тонну на високому рівні, вона значно нижча, ніж у трьохкомпонентних матеріалів.
Водночас із швидким збільшенням кількості зарядних станцій це також може компенсувати термін служби фосфату заліза літію 6s літій-полімерної батареї. Термін служби типового електромобіля з фосфатом заліза літію становить близько 300~400 км, що достатньо для потреб міського транспорту. Трьохкомпонентна батарея не може проявити свої основні переваги в цьому сценарії застосування.
Під впливом подвійного драйву вартості та інфраструктури не дивно, що все більше автомобільних компаній обирають технологічний напрямок фосфату заліза літію. Навіть гігант силових батарей CATL, який починав з трьохкомпонентних батарей, швидко збільшує виробничі потужності фосфату заліза літію 6s літій-полімерної батареї та постачає фосфат заліза літію 6s літій-полімерну батарею для стандартної версії батареї Tesla Model 3 для внутрішнього ринку.

Тенденції розвитку трьохкомпонентної 6s літій-полімерної батареї

Однак розвиток трьохкомпонентних батарей не зупинився. Довгострокова тенденція цього технічного напрямку полягає у зниженні вартості за рахунок співвідношення високого вмісту нікелю та низького кобальту, так званого високонікелевого трьохкомпонентного матеріалу.
Залежно від співвідношення трьох елементів: нікелю, кобальту та марганцю, трьохкомпонентні матеріали можна поділити на чотири основні типи: 111, 523, 622 та 811. З точки зору частки ринку, нинішні трьохкомпонентні матеріали серії 5 (тобто 523) залишаються основними. У 2020 році частка ринку трьохкомпонентних матеріалів перевищила 50%; батарея серії 8 (тобто 811) вибухнула через тенденцію високонікелізації, і частка ринку зросла з 6% у 2018 році до 24% у 2020 році. Потенціал величезний.
З одного боку, високонікелевий трьохкомпонентний 6s літій-полімерний акумулятор зменшує використання дорогого кобальтового металу, і вартість стає більш контрольованою. З іншого боку, ємність батареї значно збільшена, що більше відповідає потребам споживачів. За останні роки пробіг вітчизняних електромобілів швидко зріс, і високонікелеві батареї цьому сприяли.
Однак відповідно збільшення вмісту нікелю означає швидке зростання складності обробки, а безпека, що має приховані небезпеки, ще більше знижується. У 2020 році, коли батареї 811 збираються у великому масштабі, частішають випадки самозаймання, що викликає сумніви щодо цього технічного напрямку.
Лише GAC Aion S, перша модель, яка широко використовує батареї 811, є також найстарішою моделлю 811 нових енергетичних транспортних засобів. З травня по серпень 2020 року сталося три послідовні випадки самозаймання, і це були лише батареї 811. Це лише верхівка айсберга пожеж. Проблема безпеки високонікелевих трьохкомпонентних матеріалів — це проблема, яку виробники батарей повинні вирішити. Інакше буде важко переконати споживачів легкових автомобілів купувати їх, і тим більше неможливо використовувати їх у комерційних транспортних засобах із вищими вимогами до безпеки.

Новий катодний матеріал трьохкомпонентної 6s літій-полімерної батареї

Окрім нікель-кобальт-марганцевого (NCM) трьохкомпонентного матеріалу, існує також трьохкомпонентний матеріал, який використовує нікель-кобальт-алюмінієвий (NCA) сплав як позитивний електрод. Порівняно з NCM, енергетична щільність NCA ще більше покращена, але показники безпеки залишаються майже без змін. Наразі Tesla є основним користувачем батарей нікель-кобальт-алюмінію, і в квітні 2020 року вона також подала заявку на патент на нову технологію виробництва, яка може покращити термін служби батареї.
Однак, хоча вона і користується популярністю серед лідерів, технічний напрямок NCA дуже рідкісний у Китаї. У 2020 році поставки на внутрішньому ринку трьохкомпонентних матеріалів становили лише 4%, і Panasonic наразі є єдиним великим виробником у світі.
Отже, вище наведено весь зміст про катодний матеріал 6s літій-полімерної батареї, який сьогодні представив CNHL. Вірю, що після прочитання всього тексту кожен має уявлення про типи катодних матеріалів 6s літій-полімерної батареї. Катодний матеріал 6s літій-полімерної батареї в основному включає оксид кобальту літію (LCO), манганат літію (LMO), фосфат заліза літію (LFP) та трьохкомпонентні матеріали (NCM). Для отримання додаткової інформації про 6s літій-полімерні батареї, будь ласка, натисніть нижче: Історія розвитку 1300mah 6s батареї