Aling isa ay mas mahusay para sa NMC, NCA at LFP baterya, lithium karbonat o lithium haydroksayd?
| Jerry Huang
Habang patuloy na lumalaki ang mga pandaigdigang merkado ng EV, HEV, PHEV at mga merkado ng pag-iimbak ng enerhiya, ang industriya ng baterya ng lithium ion ay hinihimok din na umunlad, na kumukonsumo ng malaking dami ng lithium carbonate at lithium hydroxide ngayon. Ngunit alin ang mas mahusay para sa NMC/NCA ternary lithium na baterya at LFP na baterya, lithium carbonate o lithium hydroxide? Tingnan natin ang ilang paghahambing sa pagitan ng dalawang lithium salt na ito at ang pagganap ng mga ito sa proseso ng produksyon ng baterya.
Paghahambing sa Katatagan - Ang Nickel Manganese Cobalt (NMC) cathode material na inihanda gamit ang lithium carbonate ay may partikular na discharge capacity na 165mAh/g, na may kapasidad na retention rate na 86% sa 400th cycle, habang ang mga materyales ng baterya na inihanda gamit ang lithium hydroxide ay may partikular na discharge kapasidad na 171mAh/g, na may rate ng pagpapanatili ng kapasidad na 91% mataas sa ika-400 na ikot. Habang tumataas ang cycle ng buhay, ang buong life-circle curve ay mas makinis, at ang charge at discharge performance ay mas matatag sa materyal na naproseso mula sa lithium hydroxide kaysa sa mga naproseso mula sa lithium carbonate. Bilang karagdagan, ang huli ay may mabilis na pagkupas ng kapasidad pagkatapos ng humigit-kumulang 350 cycle. Ang mga producer ng Lithium Nickel Cobalt Aluminum oxides (NCA) na baterya, tulad ng Panasonic, Tesla at LG Chem, ay matagal nang gumagamit ng lithium hydroxide bilang kanilang lithium source.
Paghahambing sa temperatura ng Sintering - Ang sintering ay isang napakahalagang hakbang sa paghahanda ng mga materyales ng NMC/NCA cathode. Ang sintering temperature ay may malaking epekto sa kapasidad, kahusayan at cycle performance ng materyal, at mayroon din itong tiyak na epekto sa lithium salt residue at pH level ng materyal. Ipinakita ng pananaliksik na kapag ginamit ang lithium hydroxide bilang pinagmumulan ng lithium, sapat na ang mababang temperatura ng sintering upang makakuha ng mga materyales na may mahusay na pagganap ng electrochemical; habang kung gagamitin ang lithium carbonate, ang temperatura ng sintering ay dapat na 900+ ℃ upang makakuha ng mga materyales na may matatag na pagganap ng electrochemical.
Mukhang mas mahusay ang lithium hydroxide kaysa sa lithium carbonate bilang pinagmulan ng lithium. Bagama't sa totoo, ang lithium carbonate ay madalas ding ginagamit sa paggawa ng mga materyales ng NMC cathode (NMC111, NMC442, NMC532, NMC622) at LFP na baterya. Bakit? Ang kadalisayan ng lithium ng lithium hydroxide ay nagbabago nang higit kaysa sa lithium carbonate, at ang lithium hydroxide ay mas kinakaing unti-unti kaysa sa lithium carbonate. Samakatuwid, maraming mga tagagawa ang may posibilidad na gumamit ng lithium carbonate para sa paggawa ng mga materyales ng NMC cathode at LFP na baterya.
Ang mga ordinaryong NMC cathode na materyales at LFP na baterya ay may posibilidad na gumamit ng lithium carbonate, habang ang Ni-rich NMC811 at NCA cathode na materyales ay pabor sa lithium hydroxide. Ang mga dahilan ay eksaktong nakasalalay sa mga sumusunod:
Ang ternary Ni-rich NMC811/NCA na materyal ay nangangailangan ng mababang sintering temperature, kung hindi, ito ay magdudulot ng mababang tap density at mababang rate ng charge at discharge performance sa baterya. Halimbawa, kailangan ng NCM811 na kontrolin ito nang mas mababa sa 800 ℃, at kailangan ito ng NCM90505 na nasa humigit-kumulang 740 ℃. Ito ay mas mababa kaysa sa 900 ℃.
Kapag sinusuri natin ang punto ng pagkatunaw ng dalawang lithium salt na ito, makikita natin ang lithium carbonate na 720 ℃, habang ang lithium hydroxide monohydrate ay 471 ℃ lamang. Ang isa pang kadahilanan ay, sa panahon ng proseso ng synthesis, ang molten lithium hydroxide ay maaaring pantay-pantay at ganap na ihalo sa NMC/NCA precursor, sa gayon ay binabawasan ang lithium residue sa mga ibabaw, pag-iwas sa pagbuo ng carbon monoxide at pagpapabuti ng tiyak na kapasidad ng paglabas ng materyal. Ang paggamit ng lithium hydroxide ay binabawasan din ang paghahalo ng cation at pinapabuti ang katatagan ng cycle. Kaya ang lithium hydroxide ay isang dapat na pagpipilian para sa paggawa ng mga materyales ng NCA cathode. Ang kilalang Panasonic 18650 Lithium ion na baterya ay gumagamit ng lithium hydroxide, bilang isang halimbawa.
Sa kabila ng mga dahilan sa itaas, sa pamamagitan ng pagpapataas ng nickel content sa mga lithium ion na baterya, ang densidad ng enerhiya ng mga ternay na baterya na ito ay tumataas nang naaayon, na may mas kaunting cobalt na kasangkot at nagdudulot ito ng mahalagang resulta ng pagbabawas ng gastos sa parehong oras.
Medyo malinaw ngayon, mula sa mga mananaliksik at mga tagagawa ng baterya ng lithium-ion, na ang lithium carbonate ay isang magandang pagpipilian para sa ordinaryong NMC cathode material at LFP na baterya; habang ang lithium hydroxide monohydrate na grado ng baterya ay mas kanais-nais para sa Ni-rich NMC811, NCA cathode materials at kahit ilang LFP material.
Sa pangkalahatan, ang bawat 1GWH Ni-rich NMC/NCA na baterya ay kumokonsumo ng humigit-kumulang 780 tonelada ng lithium hydroxide. Sa pagtaas ng demand ng mga bateryang NMC/NCA na ito, ang pangangailangan para sa lithium hydroxide ay inaasahang tataas nang malaki sa darating na limang taon.
Pinagmulan 1: http://news.cnpowder.com.cn/55202.html
Pinagmulan 2: http://www.juda.cn/news/149069.html