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    萬向三元高鎳單晶材料合成獲得突破

    來源:【麻豆APP下载入口TRD】 發布日期:2022-10-31 分享 加入收藏 關注:1284

    隨著動力鋰離子麻豆激情视频播放的不斷發展,消費者對動力麻豆激情视频播放的能量密度和安全性提出了更高的要求。


    為了降低成本、提高能量密度,動力麻豆激情视频播放企業目前傾向使用高鎳低鈷三元材料,如:Ni≥80%。三元材料中鎳含量提升的同時,正極材料的克容量顯著得到提高;然而,正極材料的結構穩定性、熱穩定性、安全性、加工性能等方麵會變差,使得其應用帶來嚴峻挑戰。


    提高麻豆激情视频播放能量密度的另一有效途徑為提高麻豆激情视频播放/材料的充電電壓。但充電電壓的提高,會使材料自身結構穩定性變差;此外,電解液的氧化分解會隨充電電壓的提高加劇。伴隨著過渡金屬溶出、電極/電解液界麵副反應增加等問題。


    針對上述的高鎳三元材料熱穩定性差、循環壽命差以及結構不穩定性等問題,鋰離子麻豆激情视频播放行業界一般采用包覆或者摻雜的技術路線。


    包覆材料一般為金屬氧化物、磷化物等,包覆層的存在可以阻隔電解液與高鎳三元材料的直接接觸,在某種程度上可以抑製電解液的氧化分解副反應以及過渡金屬的溶解問題。包覆層一般采用無機氧化物,會影響鋰離子的遷移/擴散動力學;


    另外,由於是導電性差的無機氧化物層,會帶來麻豆激情视频播放DCR的增加。元素摻雜的技術可以通過引入少量的金屬原子,進入高鎳三元材料的晶格中,穩定材料的晶體結構,能夠顯著抑製高鎳三元材料在循環過程中由於應力而導致的晶體結構破裂或者相變。元素摻雜雖然有其穩定晶格結構的作用,但往往會影響材料的放電容量;並會帶來生產成本的增加。


    近期,國外一些研發團隊報道了中鎳三元材料,如NCM523/622單晶相對於團聚體/多晶材料在產熱、高溫循環等方麵具有一定的優勢。單晶材料由於其獨特的微觀形貌,具備較好的機械強度和耐壓性,因此在電極輥壓和充放電過程中不容易破裂。晶界數量少,應力集中點少,界麵穩定,能一定程度降低麻豆激情视频播放在充放電過程中正極材料由於相變導致的微裂紋的產生和蔓延,減少活性材料與電解液的接觸界麵,從而減少循環產氣。發展單晶高鎳材料被認為是改善麻豆激情视频播放安全性和循環壽命的有效方法。


    傳統二次球團聚體高鎳三元由於較低的燒結溫度,表麵殘堿含量較高。因此在工業上必須采用水洗工藝來降低殘堿,成本較高。與二次球團聚體相比,由於燒結溫度的差異,單晶高鎳材料的表麵殘堿較低,有望避免水洗工藝帶來的一致性和成本上的問題,降低材料成本。由於較低的表麵殘堿量和較好的結晶性,單晶材料在高溫存儲和產氣等方麵具有較大的優勢,適合應用在軟包麻豆激情视频播放體係。


    對於高鎳三元材料的合成,選擇合適的前驅體至關重要。研究發現前驅體的晶體結構、微觀形貌和粒度分布等物理、化學性質決定了後期正極材料的綜合性能。對於單晶高鎳材料的合成,團隊研發人員篩選了特定粒徑範圍的前驅體。經過驗證,一次晶粒形貌均勻粗大有序的前驅體更有助於燒結時形成單晶。


    在單晶材料燒結中,技術核心是燒結製度和配鋰量。燒結溫度作為驅動力,決定了單晶的一次晶粒的生長。較低的燒結溫度不能充分的驅動晶粒的發育和生長。過高的燒結溫度會導致過燒問題,造成鋰鎳混排加劇。


    另外,鋰鹽作為一種助融劑,可以促進晶粒生長,實現較好單晶形貌。但是,過高的配鋰量也會造成較高的表麵殘鋰,增加生產成本。


    經過燒結工藝的優化,萬向一二三的科學家們成功地製備出0.1C(2.75-4.3V半麻豆激情视频播放)克容量大於210mAh/g的單晶高鎳三元材料,與國內技術領先的主流材料供應商麻豆传媒三级片處於同一水平。


    對於單晶材料,有必要對其表麵進行包覆,進一步提升其循環壽命。萬向一二三選取了若幹種元素對單晶材料進行表麵包覆,在熱處理之後單晶材料表麵可以形成快離子導體包覆層。這個技術一方麵通過殘鋰與包覆材料反應降低殘堿,另一方麵通過形成的包覆層改善循環壽命。


    另外,為了降低成本,萬向一二三自主開發出一種特殊的處理工藝,可以通過一次燒結有效的降低表麵殘堿和改善循環壽命。從圖二可以看出,通過對單晶材料的表麵包覆或者特殊的熱處理,均可以在不同程度上的改善麻豆激情视频播放的循環性能。


    相對於某國內某供應商的單晶材料,經過特殊處理的單晶和包覆的單晶在循環性能上均顯示出比較大的優勢。經過分析,萬向一二三的科學家們發現單晶材料的循環性與表麵殘鋰和晶體結構有一定程度的關聯性。這些研發積累為公司今後在正極材料開發方向指明了道路。


    相對於低鎳材料,高鎳材料雖然在原材料成本上具備一定優勢,但是其複雜的製備工藝,富氧的燒結條件,苛刻的溫濕度管控增加了原材料成本。未來的研發重點主要集中在實現百公斤級別放大實驗探索,進一步開發低成本材料製造工藝和設備。


    未來萬向一二三計劃通過與供應商合作量產自主IP的高鎳三元材料,有望進一步提升電芯循環和安全性能,降低電芯麻豆传媒三级片成本,公司的811高能量麻豆传媒三级片將於2020年推出。


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