新型改性錳酸鋰正極材料開拓鋰電池研究新方向

2020-12-04 騰訊網

21世紀以來,在能源電池領域,我國鋰電池的技術水平正在迅速的提高,並廣泛應用於電動汽車、電動自行車、可攜式電動工具等領域。作為新興的綠色動力型儲能器件,鋰電池技術已被全球高科技產業廣泛關注。

液態鋰離子電池是近年來發展起來的新型綠色儲能器,因其能量密度相對較高、高倍率放電性能較好,而倍受推崇。目前已經大規模商業化生產的鋰離子電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰三元材料等。其中尖晶石結構的錳酸鋰以其錳資源豐富、成本低、安全性好、無環境汙染、易製備等優點成為動力鋰離子電池正極材料的首選。但是,其高溫循環性能不穩定,限制了錳酸鋰材料在動力電池和儲能領域的應用。

中國農業大學高新技術研究所研究員劉軍專注並致力於鋰電池電極納米材料研發等科研工作,通過潛心研究終於在該方面有所突破,發明了一種改性錳酸鋰正極材料及其製備方法,這一技術上的突破為鋰電池的發展邁出革命性的一步。

北京金淼新技術開發研究所,率先睹見這種改性錳酸鋰的作為正極材料之中的發展潛力和技術特點,於2015年跟劉軍研究員協商購得此項專利,在實踐用於商業化研發後取得了顯著的商業轉化成功,並取得了極其可觀的經濟收益,在同行業公司中具有著不可比擬的發展優勢,同時產品也被廣泛應用於各類領域,在新能源動力提供,儲能領域以及新型電池等諸多方面都有著廣泛的應用前景和發展潛力。

採用新型改性錳酸鋰的鋰電池不誇張的說,是一次材料領域內巨大的的發展機遇,我們對它的表現充滿期待,屆時我們發生巨大變化的生活也正待上映。

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    對於尖晶石鎳錳酸鋰電池,在高電壓下,電極材料與電解液之間劇烈的副反應以及副產物對整個電池體系的破壞是限制鎳錳酸鋰材料商業化的最大障礙,這也是不同體系正極材料在未來走向高電壓過程中所遇到的不可避免的難題,解決該問題的關鍵就是構造穩定的正極材料與電解液界面膜和耐高電壓的電池體系,具體包含高電壓正極材料表面改性技術,高電壓鎳錳酸鋰材料電解液開發匹配技術,高電壓輔助配套材料的匹配技術,高電壓輔助配套材料的表面改性技術
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    車研諮詢研究了鋰電池產業鏈2000多家企業(包括鋰電池、正極材料、負極材料、隔膜材料、電極液/六氟磷酸鋰材料、鋰礦/碳酸鋰/氫氧化鋰、鋰電設備、鋰電池回收利用)。其中,《2021-2025年中國鋰電池正極材料市場發展趨勢與投資前景預測報告(2021版)》,對全國350多家鋰電池正極材料企業(母公司與分/子公司單獨計算)進行了詳細的分析。
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    關於電池「無鈷化」的問題,其魯認為,鈷對於電池的電化學的穩定性起到了非常重要的作用,但鎳、鈷材料稀缺,隨著電動汽車產業規模的擴大,風險也相應加大。因此,考慮到電池的安全與資源保障的安全,其魯建議考慮充放電性能穩定尖晶石錳酸鋰正極材料。
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    其中正極材料在電芯製造成本、質量中佔比最大,正極材料直接決定著動力電池產品的安全性、能量密度等各項性能。鋰電池所有材料成本中,正極材料佔比從來沒有低於30%,最高時超過一半。  目前鋰電池正極材料主要包括三元材料、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰等。其中,磷酸鐵鋰更多的應用在動力電池和大型儲能領域;錳酸鋰主要應用於動力電池和儲能領域,且多與三元材料摻雜使用。
  • 鋰電池正極材料路徑漸明 鈷酸鋰將逐漸被替代
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    3、錳酸鋰  與鈷酸鋰和鎳酸鋰相比,錳酸鋰具有安全性好、耐過充性好、原料錳的資源豐富、價格低廉及無毒性等優點,是很有發展前途的一種正極材料。層狀錳酸鋰用作鋰離子電池正極材料的缺點是雖然容量很高,但在高溫下不穩定,而且在充放電過程中易向尖晶石結構轉變,導致容量衰減過快。錳酸鋰在中國市場的使用還主要定位在小型電池領域,無法應用於高端領域,更不能完全取代鈷酸鋰材料在小型鋰電的地位。
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    2.高壓尖晶石錳酸鋰LiMn2O4,理論容量148mA·h/g,電壓平臺4.15。高溫性能差,55℃以上容量衰減嚴重。也易生成Li2Mn2O4尖晶石結構而導致電壓平臺下降,穩定性差,容量不可逆衰減等。工業上錳酸鋰目前用的是這種。   3.尖晶石錳酸鋰Li2Mn2O4,電壓低(3V),容量低,循環差,都在研究如何避免這種東西產生。
  • 趙成龍:新型複合錳酸鋰技術在電動自行車上應用前景廣闊
    星恆電源基於多年來對輕型車用鋰電池的探索,經過壽命、重量、溫度、安全、成本等多方面考量後,得出複合三元的錳酸鋰電池綜合性能最符合電動自行車的需求,新型複合錳酸鋰技術在電動自行車上應用前景廣闊。10月13日,2020首屆「新國標」鋰電出行生態千人武林大會暨2020高工鋰電輕型電動車產業峰會在浙江義烏皇冠酒店隆重舉行。
  • 我國鋰電正極材料市場現狀分析
    正極材料決定了鋰電池的能量密度、壽命和安全性等指標,佔鋰電池成本的30%左右。正極材料產業主要分布在中、日、韓。動力電池領域,中國以磷酸鐵鋰(LFP)為主,國外為錳酸鋰(LMO)和鎳鈷錳酸鋰(NCM);3C領域百花齊放,包括鈷酸鋰(LCO),NCM,鎳鈷鋁(NCA),LFP和LMO。
  • 2020年中國正極材料磷酸鐵鋰市場份額佔比將有望超過24%
    其中,磷酸鐵鋰出貨7.6萬噸,同比增長23%,鈷酸鋰材料出貨5.4萬噸,同比增長19%,三元材料、錳酸鋰材料同比增速較小,特別是三元材料受國內三元動力電池出貨不理想影響同比增速低於10%;從佔比來看,磷酸鐵鋰佔比明顯提升,較2019年全年提升1.1個百分點,2020年全年出貨佔比預計超過24%。
  • 二硫化鎢納米片有望改善磷酸鐵鋰正極材料性能
    二硫化鎢納米片有望改善磷酸鐵鋰正極材料性能。在鋰離子電池工業化推廣中,正極材料正成為其發展的主要瓶頸。與其他材料相比,低維度二硫化物納米片因具有層狀結構和大表面積的特性,而被公眾認為是一種很有前景的鋰離子電池材料,可以有效降低與電解質溶劑發生熱化學反應的概率。
  • 錳酸鋰電池是什麼?錳酸鋰電池會受到什麼影響
    本文中,小編將對錳酸鋰電池相關內容加以敘述。如果你對鋰電池具有興趣,不妨繼續往下閱讀哦。   除了錳酸鋰,鈷酸鋰和三元鋰電池正極也都是尖晶石結構,但錳酸鋰這種尖晶石結構與它的這兩個同類相比性格非常鮮明,即:優缺點均十分突出。其優點是:耐低溫、倍率性能好、製備比較容易,缺點是:材料本身不穩定,需配以其它材料混合使用、高溫性能差、循環性能差、衰減快。錳酸鋰的這些缺點由錳的特性而來。不過,由於錳的廣泛存在,使其具有明顯的成本優勢。
  • 我國鋰電池正極材料產量持續增長
    根據中國有色金屬工業協會鋰業分會統計,2017年我國鋰離子電池正極材料產量32.3萬噸,同比增長49.54%,消耗碳酸鋰約11萬噸,同比增長52.14%,十多家企業正極材料的產量超過1萬噸。錳酸鋰電池具備低溫性能好、電壓頻率高的特點,在2017第一批新能源客車推薦目錄上,有38款車型選配錳酸鋰電池。錳酸鋰電池在推薦目錄上新能源客車佔比量最高,尤其是錳酸鋰電池在物流車上的應用,推動了國內錳酸鋰的生產。2017年國內鋰離子電池正極材料技術進步和產量都取得了長足進展。   我國已成為全球最重要的正極材料生產國和消費國。
  • 技術講座 鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元電池安全性比較
    從目前使用的鋰離子電池主流技術來看,主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料幾種類型,它們的不同材料和結構特點會對電池製備技術與使用造成影響