Qual é o melhor para NMC, NCA e LFP bateria, carbonato de lítio ou hidróxido de lítio?
| Jerry Huang
À medida que os mercados globais de EV, HEV, PHEV e de armazenamento de energia continuam a crescer, a indústria de baterias de íon de lítio também cresce, que consome grande volume de carbonato de lítio e hidróxido de lítio hoje. Mas qual é o melhor para bateria de lítio ternária NMC / NCA e bateria LFP, carbonato de lítio ou hidróxido de lítio? Vamos dar uma olhada em algumas comparações entre esses dois sais de lítio e seu desempenho no processo de produção de baterias.
Comparação de Estabilidade - O material catódico de Níquel Manganês Cobalto (NMC) preparado com carbonato de lítio tem uma capacidade de descarga específica de 165mAh / g, com uma taxa de retenção de capacidade de 86% no 400º ciclo, enquanto os materiais de bateria preparados com hidróxido de lítio têm uma descarga específica capacidade de 171mAh / g, com uma taxa de retenção de capacidade de 91% elevada no 400º ciclo. À medida que o ciclo de vida aumenta, a curva do ciclo de vida completo é mais suave e o desempenho de carga e descarga é mais estável com o material processado de hidróxido de lítio do que aqueles processados de carbonato de lítio. Além disso, o último tem um desbotamento rápido de capacidade após cerca de 350 ciclos. Os produtores de baterias de óxidos de lítio-níquel-cobalto-alumínio (NCA), como Panasonic, Tesla e LG Chem, há muito tempo usam hidróxido de lítio como fonte de lítio.
Comparação da temperatura de sinterização - a sinterização é uma etapa muito importante na preparação de materiais catódicos NMC / NCA. A temperatura de sinterização tem um impacto significativo na capacidade, eficiência e desempenho do ciclo do material, e também tem certo impacto no resíduo de sal de lítio e no nível de pH do material. A pesquisa mostrou que quando o hidróxido de lítio é usado como fonte de lítio, uma baixa temperatura de sinterização é suficiente para obter materiais com excelente desempenho eletroquímico; enquanto se o carbonato de lítio for usado, a temperatura de sinterização deve ser 900 + ℃ para obter materiais com desempenho eletroquímico estável.
Parece que o hidróxido de lítio é melhor do que o carbonato de lítio como fonte de lítio. Embora, na verdade, o carbonato de lítio também seja frequentemente usado na produção de materiais catódicos NMC (NMC111, NMC442, NMC532, NMC622) e bateria LFP. Porque? A pureza do hidróxido de lítio flutua mais do que o carbonato de lítio, e o hidróxido de lítio é mais corrosivo do que o carbonato de lítio. Portanto, muitos fabricantes tendem a usar carbonato de lítio para a produção de materiais catódicos NMC e bateria LFP.
Os materiais catódicos comuns do NMC e a bateria LFP tendem a usar carbonato de lítio, enquanto os materiais catódicos NCA e NMC811 ricos em Ni são a favor do hidróxido de lítio. As razões se baseiam exatamente no seguinte:
O material NMC811 / NCA ternário rico em Ni requer uma temperatura de sinterização baixa, caso contrário, causará baixa densidade de derivação e baixa taxa de desempenho de carga e descarga da bateria. Por exemplo, o NCM811 precisa ser controlado um pouco abaixo de 800 ℃ e o NCM90505 precisa estar a cerca de 740 ℃. É muito inferior a 900 ℃.
Quando verificamos o ponto de fusão desses dois sais de lítio, encontramos carbonato de lítio sendo 720 ℃, enquanto o monohidrato de hidróxido de lítio sendo apenas 471 ℃. Outro fator é que, durante o processo de síntese, o hidróxido de lítio fundido pode ser uniformemente e totalmente misturado com o precursor NMC / NCA, reduzindo assim o resíduo de lítio nas superfícies, evitando a geração de monóxido de carbono e melhorando a capacidade de descarga específica do material. O uso de hidróxido de lítio também reduz a mistura de cátions e melhora a estabilidade do ciclo. Assim, o hidróxido de lítio é uma escolha obrigatória para a produção de materiais catódicos NCA. A conhecida bateria de íon de lítio Panasonic 18650 usa hidróxido de lítio, como exemplo.
Apesar dos motivos acima, ao aumentar o teor de níquel nas baterias de íon-lítio, a densidade de energia dessas baterias ternay aumenta proporcionalmente, com menos cobalto envolvido e traz um resultado importante de redução de custos ao mesmo tempo.
É bastante claro hoje, de pesquisadores e fabricantes de bateria de íon de lítio, que o carbonato de lítio é uma boa escolha para material catódico NMC comum e bateria LFP; enquanto o tipo de bateria monohidrato de hidróxido de lítio é preferível para NMC811 rico em Ni, materiais de cátodo NCA e até mesmo alguns materiais LFP.
Geralmente, cada bateria NMC / NCA rica em Ni de 1 GWH consome cerca de 780 toneladas de hidróxido de lítio. Com o aumento da demanda dessas baterias NMC / NCA, espera-se que a demanda por hidróxido de lítio aumente substancialmente nos próximos cinco anos.
Fonte 1: http://news.cnpowder.com.cn/55202.html
Fonte 2: http://www.juda.cn/news/149069.html