一つはNMC、NCAとLFPバッテリー、炭酸リチウムまたは水酸化リチウムのために優れていますか？
| Jerry Huang
世界のEV、HEV、PHEV市場、エネルギー貯蔵市場が成長を続ける中、リチウムイオン電池業界も活況を呈しており、今日、大量の炭酸リチウムと水酸化リチウムを消費しています。しかし、NMC / NCA三元リチウム電池とLFP電池、炭酸リチウムまたは水酸化リチウムのどちらが良いですか？これら2つのリチウム塩とバッテリー製造プロセスでの性能の比較を見てみましょう。
安定性の比較-炭酸リチウムで調製されたニッケルマンガンコバルト（NMC）カソード材料は、165mAh / gの比放電容量を持ち、400サイクルで86％の容量保持率を示しますが、水酸化リチウムで調製された電池材料は、比放電を持ちます。容量は171mAh / gで、容量保持率は400サイクル目で91％高くなっています。サイクル寿命が長くなると、完全なライフサークル曲線が滑らかになり、炭酸リチウムから処理された材料よりも水酸化リチウムから処理された材料の方が充放電性能が安定します。さらに、後者は約350サイクル後に急速に容量が低下します。パナソニック、テスラ、LG化学などのリチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（NCA）バッテリーの生産者は、長い間、リチウム源として水酸化リチウムを使用してきました。
焼結温度の比較-焼結は、NMC / NCAカソード材料の調製において非常に重要なステップです。焼結温度は、材料の容量、効率、およびサイクル性能に大きな影響を与えます。また、リチウム塩の残留物と材料のpHレベルにも一定の影響を与えます。研究によると、水酸化リチウムをリチウム源として使用する場合、優れた電気化学的性能を備えた材料を得るには、低い焼結温度で十分であることが示されています。一方、炭酸リチウムを使用する場合、安定した電気化学的性能を備えた材料を得るには、焼結温度を900℃以上にする必要があります。
リチウム源としては、水酸化リチウムの方が炭酸リチウムよりも優れているようです。実際には、炭酸リチウムは、NMCカソード材料（NMC111、NMC442、NMC532、NMC622）およびLFPバッテリーの製造にもよく使用されます。どうして？水酸化リチウムのリチウム純度は炭酸リチウムよりも変動が大きく、水酸化リチウムは炭酸リチウムよりも腐食性があります。したがって、多くのメーカーは、NMCカソード材料とLFPバッテリーの製造に炭酸リチウムを使用する傾向があります。
通常のNMCカソード材料とLFPバッテリーは炭酸リチウムを使用する傾向がありますが、Niが豊富なNMC811とNCAカソード材料は水酸化リチウムを好みます。理由は正確に次のとおりです。
三元ニッケルリッチNMC811 / NCA材料は、低い焼結温度を必要とします。そうしないと、タップ密度が低くなり、バッテリーの充放電性能が低下します。たとえば、NCM811は800℃より少し低く制御する必要があり、NCM90505は約740℃で制御する必要があります。 900℃よりはるかに低いです。
これら2つのリチウム塩の融点を確認すると、炭酸リチウムは720℃であるのに対し、水酸化リチウム一水和物は471℃であることがわかります。もう1つの要因は、合成プロセス中に、溶融水酸化リチウムをNMC / NCA前駆体と均一かつ完全に混合できるため、表面のリチウム残留物が減少し、一酸化炭素の生成が回避され、材料の比放電容量が向上することです。水酸化リチウムを使用すると、カチオンの混合が減少し、サイクルの安定性が向上します。したがって、水酸化リチウムは、NCAカソード材料の製造に必須の選択肢です。よく知られているパナソニック18650リチウムイオン電池は、例として水酸化リチウムを使用しています。
上記の理由にもかかわらず、リチウムイオン電池のニッケル含有量を増やすことにより、これらのターネイ電池のエネルギー密度はそれに応じて増加し、含まれるコバルトが少なくなり、同時にコスト削減の重要な結果をもたらします。
今日、リチウムイオン電池の研究者や製造業者から、炭酸リチウムが通常のNMCカソード材料やLFP電池に適していることは明らかです。一方、水酸化リチウム一水和物電池グレードは、Niが豊富なNMC811、NCAカソード材料、さらには一部のLFP材料に適しています。
一般に、1GWHのNiリッチNMC / NCAバッテリーはすべて、約780トンの水酸化リチウムを消費します。これらのNMC / NCAバッテリーの需要の増加に伴い、水酸化リチウムの需要は今後5年間で大幅に増加すると予想されます。
出典1：http：//news.cnpowder.com.cn/55202.html
出典2：http：//www.juda.cn/news/149069.html