واحد الذي هو أفضل لNMC، NCA وLFP بطارية ليثيوم كربونات أو هيدروكسيد الليثيوم؟
| Jerry Huang
مع استمرار نمو أسواق EV و HEV و PHEV وأسواق تخزين الطاقة العالمية ، فإن صناعة بطاريات أيونات الليثيوم مدفوعة أيضًا بالازدهار ، والتي تستهلك كميات كبيرة من كربونات الليثيوم وهيدروكسيد الليثيوم اليوم. ولكن أيهما أفضل لبطارية الليثيوم الثلاثية NMC / NCA وبطارية LFP أم كربونات الليثيوم أم هيدروكسيد الليثيوم؟ دعونا نلقي نظرة على بعض المقارنات بين هذين أملاح الليثيوم وأدائهم في عملية إنتاج البطاريات.
مقارنة حول الاستقرار - مادة كاثود النيكل منغنيز الكوبالت (NMC) المحضرة بكربونات الليثيوم لها سعة تفريغ محددة تبلغ 165 مللي أمبير / جم ، مع معدل استبقاء للقدرة يبلغ 86٪ في الدورة 400 ، بينما تحتوي مواد البطاريات المُحضرة بهيدروكسيد الليثيوم على تفريغ محدد سعة 171 مللي أمبير / جرام ، مع معدل احتفاظ بالقدرة يبلغ 91٪ عند الدورة 400. مع زيادة عمر الدورة ، يصبح منحنى دورة الحياة الكاملة أكثر سلاسة ، ويكون أداء الشحن والتفريغ أكثر ثباتًا مع المواد المعالجة من هيدروكسيد الليثيوم مقارنة بتلك المعالجة من كربونات الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك ، يتميز الأخير بسعة تتلاشى بسرعة بعد حوالي 350 دورة. لطالما استخدم منتجو بطاريات أكسيد الألومنيوم والنيكل والكوبالت الليثيوم ، مثل Panasonic و Tesla و LG Chem ، هيدروكسيد الليثيوم كمصدر لليثيوم.
مقارنة بين درجة حرارة التكلس - يعد التلبيد خطوة مهمة للغاية في إعداد مواد كاثود NMC / NCA. درجة حرارة التلبيد لها تأثير كبير على قدرة وكفاءة وأداء دورة المادة ، ولها أيضًا تأثير معين على بقايا ملح الليثيوم ومستوى الأس الهيدروجيني للمادة. أظهرت الأبحاث أنه عند استخدام هيدروكسيد الليثيوم كمصدر لليثيوم ، تكون درجة حرارة التلبيد المنخفضة كافية للحصول على مواد ذات أداء كهروكيميائي ممتاز ؛ بينما في حالة استخدام كربونات الليثيوم ، يجب أن تكون درجة حرارة التلبيد 900 + ℃ للحصول على مواد ذات أداء كهروكيميائي مستقر.
يبدو أن هيدروكسيد الليثيوم أفضل من كربونات الليثيوم كمصدر لليثيوم. بينما في الواقع ، غالبًا ما تستخدم كربونات الليثيوم أيضًا في إنتاج مواد كاثود NMC (NMC111 و NMC442 و NMC532 و NMC622) وبطارية LFP. لماذا ا؟ يتقلب نقاء الليثيوم لهيدروكسيد الليثيوم أكثر من كربونات الليثيوم ، وهيدروكسيد الليثيوم أكثر تآكلًا من كربونات الليثيوم. لذلك يميل الكثير من الشركات المصنعة إلى استخدام كربونات الليثيوم لإنتاج مواد كاثود NMC وبطارية LFP.
تميل مواد الكاثود العادية NMC وبطارية LFP إلى استخدام كربونات الليثيوم ، في حين أن مواد الكاثود NMC811 و NCA الغنية بالنيكل تفضل هيدروكسيد الليثيوم. الأسباب تستند بالضبط إلى ما يلي:
تتطلب مادة NMC811 / NCA الثلاثية الغنية بالنيكل درجة حرارة تلبيد منخفضة ، وإلا فإنها ستؤدي إلى انخفاض كثافة الصنبور وانخفاض معدل الشحن والتفريغ على البطارية. على سبيل المثال ، يحتاج NCM811 إلى التحكم فيه بدرجة أقل بقليل من 800 ، ويحتاج NCM90505 إلى أن يكون عند حوالي 740 ℃. إنه أقل بكثير من 900.
عندما نتحقق من نقطة انصهار أملاح الليثيوم هذين ، سنجد أن كربونات الليثيوم تساوي 720 ℃ ، بينما يكون هيدروكسيد الليثيوم أحادي الهيدرات 471 ℃ فقط. عامل آخر هو أنه أثناء عملية التوليف ، يمكن خلط هيدروكسيد الليثيوم المنصهر بالتساوي والكامل مع السلائف NMC / NCA ، وبالتالي تقليل بقايا الليثيوم على الأسطح ، وتجنب توليد أول أكسيد الكربون وتحسين قدرة التفريغ المحددة للمادة. يقلل استخدام هيدروكسيد الليثيوم أيضًا من خلط الكاتيون ويحسن استقرار الدورة. وبالتالي فإن هيدروكسيد الليثيوم هو الاختيار الضروري لإنتاج مواد كاثود NCA. تستخدم بطارية ليثيوم أيون المعروفة من باناسونيك 18650 هيدروكسيد الليثيوم ، كمثال.
على الرغم من الأسباب المذكورة أعلاه ، من خلال رفع محتوى النيكل في بطاريات الليثيوم أيون ، تزداد كثافة الطاقة لبطاريات تيرناي وفقًا لذلك ، مع وجود كمية أقل من الكوبالت ، مما يؤدي إلى نتيجة مهمة لخفض التكلفة في نفس الوقت.
من الواضح تمامًا اليوم ، من الباحثين والمصنعين في بطاريات الليثيوم أيون ، أن كربونات الليثيوم هي خيار جيد لمواد كاثود NMC العادية وبطارية LFP ؛ في حين أن درجة بطارية هيدروكسيد الليثيوم أحادي الهيدرات هي الأفضل لمواد NMC811 الغنية بالنيكل ، وكاثود NCA وحتى بعض مواد LFP.
بشكل عام ، تستهلك كل بطاريات NMC / NCA الغنية بالنيكل 1GWH حوالي 780 طنًا من هيدروكسيد الليثيوم. مع زيادة الطلب على بطاريات NMC / NCA ، من المتوقع أن يرتفع الطلب على هيدروكسيد الليثيوم بشكل كبير في السنوات الخمس القادمة.
المصدر 1: http://news.cnpowder.com.cn/55202.html
المصدر 2: http://www.juda.cn/news/149069.html