하나는 NMC, NCA와 LFP 배터리, 탄산 리튬 또는 수산화 리튬을위한 더 나은 무엇입니까?
| Jerry Huang
글로벌 EV, HEV, PHEV 시장 및 에너지 저장 시장이 계속 성장함에 따라 리튬 이온 배터리 산업도 호황을 누리고 있으며, 이는 오늘날 많은 양의 탄산리튬과 수산화리튬을 소비합니다. 그러나 NMC/NCA 삼원 리튬 배터리와 LFP 배터리, 탄산리튬과 수산화리튬 중 어느 것이 더 낫습니까? 이 두 리튬염과 배터리 생산 공정에서의 성능을 비교하여 살펴보겠습니다.
안정성 비교 - 탄산리튬으로 제조된 NMC(Nickel Manganese Cobalt) 양극재는 비방전용량이 165mAh/g, 400번째 사이클에서 용량유지율이 86%인 반면 수산화리튬으로 제조한 전지재료는 비방전 171mAh/g의 용량, 400번째 사이클에서 91%의 높은 용량 유지율. 사이클 수명이 증가함에 따라 전체 수명 곡선이 더 매끄럽고 충전 및 방전 성능은 탄산리튬에서 처리된 것보다 수산화리튬으로 처리된 재료가 더 안정적입니다. 또한 후자는 약 350 사이클 후에 용량이 급격히 감소합니다. Panasonic, Tesla 및 LG Chem과 같은 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(NCA) 배터리 제조업체는 오랫동안 수산화리튬을 리튬 공급원으로 사용해 왔습니다.
소결 온도 비교 - 소결은 NMC/NCA 양극 재료 준비에서 매우 중요한 단계입니다. 소결 온도는 재료의 용량, 효율 및 사이클 성능에 상당한 영향을 미치며 리튬 염 잔류물 및 재료의 pH 수준에도 일정한 영향을 미칩니다. 연구에 따르면 수산화리튬을 리튬 공급원으로 사용할 때 낮은 소결 온도만으로도 우수한 전기화학적 성능을 가진 재료를 얻을 수 있습니다. 반면, 탄산리튬을 사용할 경우 전기화학적 성능이 안정적인 재료를 얻기 위해서는 소결 온도가 900+℃여야 합니다.
리튬원으로 탄산리튬보다 수산화리튬이 더 나은 것 같습니다. 실제로 탄산리튬은 NMC 양극재(NMC111, NMC442, NMC532, NMC622) 및 LFP 배터리의 생산에도 자주 사용됩니다. 왜요? 수산화리튬의 리튬 순도는 탄산리튬보다 변동이 크고 수산화리튬은 탄산리튬보다 부식성이 더 크다. 따라서 많은 제조사들이 NMC 양극재 및 LFP 전지 생산에 탄산리튬을 사용하는 경향이 있다.
일반 NMC 양극재와 LFP 전지는 탄산리튬을 주로 사용하는 반면 Ni이 풍부한 NMC811과 NCA 양극재는 수산화리튬을 선호한다. 그 이유는 정확히 다음과 같습니다.
3원 Ni가 풍부한 NMC811/NCA 재료는 낮은 소결 온도를 필요로 합니다. 그렇지 않으면 배터리에서 탭 밀도가 낮고 충방전 성능이 저하됩니다. 예를 들어, NCM811은 800℃보다 약간 낮은 온도에서 제어해야 하고, NCM90505는 약 740℃에서 제어해야 합니다. 900℃보다 훨씬 낮습니다.
이 두 리튬염의 녹는점을 확인하면 탄산리튬은 720℃이고 수산화리튬 일수화물은 471℃에 불과합니다. 또 다른 요인은 합성 과정에서 용융된 수산화리튬이 NMC/NCA 전구체와 균일하고 완전히 혼합되어 표면의 리튬 잔류물을 줄이고 일산화탄소 생성을 방지하고 재료의 비방전 용량을 향상시킬 수 있다는 것입니다. 또한 수산화리튬을 사용하면 양이온 혼합이 감소하고 사이클 안정성이 향상됩니다. 따라서 수산화리튬은 NCA 양극재 생산을 위한 필수 선택입니다. 잘 알려진 Panasonic 18650 리튬 이온 배터리는 예를 들어 수산화리튬을 사용합니다.
위와 같은 이유에도 불구하고 리튬이온 전지의 니켈 함량을 높임으로써 이들 삼원 전지의 에너지 밀도가 높아져 코발트 함량이 적음과 동시에 원가절감이라는 중요한 결과를 가져온다.
오늘날 리튬 이온 배터리 연구원 및 제조업체로부터 탄산리튬이 일반 NMC 양극 재료 및 LFP 배터리에 적합한 선택이라는 것이 매우 분명합니다. 수산화리튬 일수화물 배터리 등급은 Ni가 풍부한 NMC811, NCA 음극 재료 및 일부 LFP 재료에 적합합니다.
일반적으로 모든 1GH Ni-rich NMC/NCA 배터리는 약 780톤의 수산화리튬을 소모합니다. 이러한 NMC/NCA 배터리의 수요가 증가함에 따라 수산화리튬에 대한 수요는 향후 5년 동안 크게 증가할 것으로 예상됩니다.
출처 1: http://news.cnpowder.com.cn/55202.html
출처 2: http://www.juda.cn/news/149069.html