Ang High-Voltage High-Energy-Density Li-ion na Baterya ay Iniulat na Mura At Walang Metal

2022-07-10 | Jerry Huang

Tala ng editor: Iniulat ng mga mananaliksik ang isang pambihirang tagumpay na high-voltage high-energy-density electrochemistry ng Lithium-ion Battery na matipid at walang metal (environment-friendly). Ang 4 na V-class na organic na lithium-ion na baterya na ito ay nagtatampok ng mataas na teoretikal na kapasidad at mataas na boltahe, habang ang kanilang mga praktikal na materyales sa cathode at mga electrolyte ay nananatiling hindi ginalugad.

Naaangkop ba ang Redox-Active Organic Small Molecules para sa High-Voltage (>4 V) Lithium-Ion Battery Cathode?

Ni: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Unang nai-publish: 10 Marso 2022 sa Advanced Science

4 na V-Class na Organic na Lithium-Ion na Baterya

Habang ang mga organikong lithium-ion na baterya ay nakakuha ng malaking atensyon dahil sa kanilang mataas na teoretikal na kapasidad, ang mataas na boltahe na mga organikong cathode na materyales ay nananatiling hindi ginalugad. Sa artikulong numero 2200187, iniulat nina Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma, at mga katrabaho ang electrochemistry ng croconic acid sa mataas na boltahe. Kinumpirma ng mga teoretikal at pang-eksperimentong pagsisiyasat na ang dalawang enolate sa croconic acid ay nagpapakita sa paligid ng 4 V redox, na maaaring magamit para sa pag-iimbak ng enerhiya.

Abstract

Habang ang mga organikong baterya ay nakakaakit ng malaking atensyon dahil sa kanilang mataas na teoretikal na kapasidad, ang mataas na boltahe na mga organikong aktibong materyales (> 4 V vs Li/Li+) ay nananatiling hindi ginagalugad. Dito, pinagsama ang density functional theory calculations sa cyclic voltammetry measurements para maimbestigahan ang electrochemistry ng croconic acid (CA) para magamit bilang lithium-ion battery cathode material sa parehong dimethyl sulfoxide at γ-butyrolactone (GBL) electrolytes. Ipinapakita ng mga kalkulasyon ng DFT na ang CA dilitium salt (CA–Li2) ay may dalawang enolate group na sumasailalim sa redox reactions sa itaas ng 4.0 V at isang material-level na theoretical energy density na 1949 Wh kg–1 para sa pag-iimbak ng apat na lithium ions sa GBL—higit sa halaga ng pareho. conventional inorganic at kilalang organic cathode materials. Ang mga sukat ng cyclic-voltammetry ay nagpapakita ng lubos na nababaligtad na redox na reaksyon ng enolate group sa ≈4 V sa parehong electrolytes. Ang mga pagsubok sa pagganap ng baterya ng CA bilang lithium-ion battery cathode sa GBL ay nagpapakita ng dalawang discharge voltage plateau sa 3.9 at 3.1 V, at isang discharge capacity na 102.2 mAh g–1 na walang pagkawala ng kapasidad pagkatapos ng limang cycle. Sa mas mataas na mga boltahe ng discharge kumpara sa mga kilalang, makabagong organic na maliliit na molekula, nangangako ang CA na maging pangunahing kandidato ng materyal na cathode para sa hinaharap na high-energy-density na mga organic na baterya ng lithium-ion.

Mga sanggunian:

1. https://doi.org/10.1002/advs.202200187

Inihayag ang Isang Pambihirang Teknolohiya ng Mababang Temperatura ng LFP

2022-04-19 | Jerry Huang

Noong Abril 15, isang R&D team mula sa Changzhou Liyuan New Energy Co ang nag-anunsyo sa Nanjing na ang kumpanya ay nakagawa ng isang teknolohikal na tagumpay sa LFP cathode material, na makabuluhang nagpabuti sa performance ng LFP, pati na rin sa charging rate, sa mababang temperatura.

Ang isang EV na pinapagana ng maginoo na LFP na baterya ay may sarili nitong halatang kawalan ng pagkabalisa sa hanay, ibig sabihin, ang saklaw nito ay kadalasang humigit-kumulang 50% ng kine-claim nitong hanay ng NEDC / WLTP / EPA sa mababang temperatura gaya ng -20 ℃.

Ang bagong materyal ng LFP, "LFP-1", ay inaangkin na binuo ng higit sa 20 R&D expert mula sa Shenzhen Research Center nito pagkatapos ng mahigit 2,000 paulit-ulit na eksperimento sa loob ng walong taon at ang R&D team ay nanalo ng 5 patent dito.

Ang mga pambihirang pagganap ng "LFP-1" ay iniulat na makakamit sa pamamagitan ng pagtatatag ng high-speed lithium ion transport channels sa loob ng cathode material kasama ang makabagong teknolohiyang "energy spheres"; at mga katangian ng materyal:

• Ang pagtaas ng discharge capacity rate ng LFP na baterya mula 55% hanggang 85% sa -20℃ degrees, at mula sa halos zero hanggang 57% sa -40℃ degrees.

• Pagkamit ng hanay na 500 kilometro sa loob lamang ng 15 minutong 4C rate na mabilis na pagsingil. Sa paghahambing, ang isang EV na pinapagana ng maginoo na LFP na baterya ay karaniwang nangangailangan ng 40 minutong mabilis na pag-charge upang makamit ang hanay na humigit-kumulang 550 kilometro.

Ang Sodium ba ang Susunod na Solusyon?

2022-04-08 | Jerry Huang

Noong 2020, ang mga kasali sa EV market ay nasasabik na nag-isip na ang pagbaba sa gastos ng mga bateryang pinapagana ng lithium ay magdadala ng mabilis na paglaki ng mga benta ng EV sa buong mundo, at talagang nangyari ito.

Pagdating sa unang quarter ng 2022, karamihan sa atin ay hindi pa handa na harapin ang "March Madness", sabi ni G. Jow Lowry mula sa Global Lithium LLC, sa isang dramatikong pagtaas ng presyo ng lithium carbonate at lithium hydroxide noong Pebrero at maaga Marso. Gayunpaman, nararamdaman niya na ang mataas na presyo ng lithium ay hindi lilikha ng pagkasira ng demand mula sa EV market. "Mayroon kaming mataas na mga presyo ng lithium dahil ang kakulangan ng pamumuhunan na lumikha ng imbalance ng supply-demand. Hindi ako naniniwala na ito ay sisira sa demand. Naniniwala ako na ito ay, mas wastong ilagay, ito ay magpapasa ng demand. Ang rebolusyon ng EV ay magiging limitado sa dekada na ito dahil sa kakulangan ng supply ng lithium. Walang tanong tungkol diyan ngayon,” sabi ni G. Jow Lowry.

Sa kabila ng naitalang mataas na presyo ng lithium, maraming iba pang materyales ng baterya, tulad ng nickel, cobalt at aluminum, ang nakaranas din ng makasaysayang alon ng pagtaas ng presyo sa Q1 ngayong taon, na nagresulta sa patuloy na pagtaas ng gastos ng baterya at higit sa 20 na anunsyo ng OEM ng kanilang EV pagtaas ng presyo noong Marso 2022.

Kaya saan patungo ang baterya ng lithium? Sinasabi ng ilang eksperto na ang mga baterya ng lithium ay mapupunta sa medium-end at high-end na EV, consumer electronics, electric marine vehicle at aerial vehicle, atbp.

Paano ang entry-level ng EV at imbakan ng enerhiya? Ang mga baterya ba ng sodium chemistry ay isa pang pagpipilian para sa kanila? Mayroong maraming sodium at iba pang mapagkukunan sa mundo para sa mga baterya ng sodium, na pinaniniwalaang matipid at environment-friendly. Mayroon bang iba pang solusyon sa baterya na lubos na nasusukat? Maghintay tayo at tingnan kung ano ang susunod na mga tagumpay sa pananaliksik.

Cell Chemistry Race: Lithium vs Sodium Systems

2021-12-08 | Jerry Huang

Ang pananaliksik na nakatuon sa temperatura ng silid na lithium–sulfur (Li/S ₈ ) at lithium–oxygen (Li/O ₂ ) na mga baterya ay makabuluhang tumaas sa nakalipas na sampung taon. Ang karera upang bumuo ng gayong mga sistema ng cell ay pangunahing hinihimok ng napakataas na teoretikal na density ng enerhiya at ang kasaganaan ng asupre at oxygen. Ang cell chemistry, gayunpaman, ay kumplikado, at ang pag-unlad tungo sa praktikal na pag-unlad ng device ay nananatiling hadlangan ng ilang pangunahing pangunahing isyu, na kasalukuyang tinatalakay ng maraming mga diskarte.

Nakakagulat, hindi gaanong nalalaman tungkol sa mga analogous na sodium-based na mga sistema ng baterya, bagama't ang na-komersyal na, mataas na temperatura na Na/S ₈ at Na/NiCl _{2 na mga} baterya ay nagmumungkahi na ang isang rechargeable na baterya batay sa sodium ay magagawa sa malaking sukat. Bukod dito, ang likas na kasaganaan ng sodium ay isang kaakit-akit na benepisyo para sa pagbuo ng mga baterya batay sa mababang halaga ng mga bahagi.

Ang pagsusuri na ito ay nagbibigay ng buod ng makabagong kaalaman sa mga baterya ng lithium-sulfur at lithium-oxygen at isang direktang paghahambing sa mga kahalintulad na sistema ng sodium. Ang mga pangkalahatang katangian, pangunahing benepisyo at hamon, kamakailang mga estratehiya para sa mga pagpapabuti ng pagganap at pangkalahatang mga alituntunin para sa karagdagang pag-unlad ay buod at kritikal na tinalakay. Sa pangkalahatan, ang pagpapalit ng lithium para sa sodium ay may malakas na epekto sa pangkalahatang katangian ng reaksyon ng cell at ang mga pagkakaiba sa transportasyon ng ion, katatagan ng phase, potensyal ng elektrod, density ng enerhiya, atbp. ay maaaring inaasahan.

Kung ang mga pagkakaibang ito ay makikinabang sa isang mas mababaligtad na kimika ng cell ay isang bukas na tanong, ngunit ang ilan sa mga unang ulat sa temperatura ng silid na Na/S ₈ at Na/O _{2 na mga} cell ay nagpapakita na ng ilang kapana-panabik na pagkakaiba kumpara sa itinatag na Li/S ₈ at Li/O ₂ system.

Ang mga rechargeable lithium-ion na baterya (LIBs) ay mabilis na naging pinakamahalagang anyo ng pag-iimbak ng enerhiya para sa lahat ng mga mobile application mula noong kanilang komersyalisasyon noong unang bahagi ng 1990s. Pangunahing ito ay dahil sa kanilang walang kapantay na density ng enerhiya na madaling nahihigitan ang iba pang mga rechargeable na sistema ng baterya gaya ng metal–hydride o lead–acid. Gayunpaman, ang patuloy na pangangailangan na mag-imbak ng kuryente nang mas ligtas, mas compact at mas abot-kaya ay nangangailangan ng patuloy na pananaliksik at pag-unlad.

Ang pangangailangan para sa murang nakatigil na pag-iimbak ng enerhiya ay naging isang karagdagang hamon, na nag-trigger din ng pananaliksik sa mga alternatibong baterya. Ang mga pangunahing pagsisikap ay nakadirekta sa patuloy na pagpapahusay ng iba't ibang teknolohiya ng Li-ion sa pamamagitan ng mas mahusay na packaging, pagproseso, mas mahusay na mga electrolyte at na-optimize na mga materyales ng electrode, halimbawa. Bagama't ang makabuluhang pag-unlad ay nakamit na may paggalang sa density ng kapangyarihan sa mga nakaraang taon, ang pagtaas sa density ng enerhiya (volumetrically at gravimetrically) ay medyo maliit. Ang isang paghahambing ng iba't ibang mga teknolohiya ng baterya na may kinalaman sa kanilang mga density ng enerhiya ay ipinapakita sa Figure 1.

Figure 1: Theoretical at (tinantyang) praktikal na mga density ng enerhiya ng iba't ibang rechargeable na baterya: Pb–acid – lead acid, NiMH – nickel metal hydride, Na-ion – pagtatantya na nagmula sa data para sa Li-ion na ipinapalagay na bahagyang mas mababa ang boltahe ng cell, Li- ion – average sa iba't ibang uri, HT-Na/S ₈ – mataas na temperatura ng sodium–sulfur na baterya, Li/S ₈ at Na/S ₈ – lithium–sulfur at sodium–sulfur na baterya sa pag-aakalang Li ₂ S at Na2S bilang mga produkto ng discharge, Li /O ₂ at Na/O ₂ – lithium-oxygen na baterya (kabilang sa mga teoretikal na halaga ang bigat ng oxygen at depende sa stoichiometry ng ipinapalagay na produkto ng discharge, ibig sabihin, oxide, peroxide o superoxide). Tandaan na ang mga halaga para sa mga praktikal na density ng enerhiya ay maaaring mag-iba-iba depende sa disenyo ng baterya (laki, mataas na kapangyarihan, mataas na enerhiya, solong cell o baterya) at ang estado ng pag-unlad. Ang lahat ng mga halaga para sa mga praktikal na density ng enerhiya ay tumutukoy sa antas ng cell (maliban sa Pb–acid, 12 V). Ang mga halaga para sa Li/S ₈ at Li/O _{2 na mga} baterya ay kinuha mula sa literatura (na binanggit sa loob ng pangunahing teksto) at ginagamit upang tantyahin ang mga densidad ng enerhiya para sa Na/S ₈ at Na/O _{2 na mga} cell. Sa mga teknolohiyang nasa itaas, tanging ang lead acid, NiMH, Li-ion at mataas na temperatura na _{teknolohiyang Na/S 8 ang} na-komersyal hanggang sa kasalukuyan.

Mga sanggunian:

1. https://www.beilstein-journals.org/bjnano/articles/6/105

Lithium Tetrafluoroborate (LiBF4) bilang Li-ion Battery Electrolyte Additive

2021-12-05 | Jerry Huang

Ang Lithium tetrafluoroborate (LiBF ₄ ) na ginamit bilang isang electrolyte additive upang mapabuti ang pagganap ng pagbibisikleta ng LiNi _0.5 Co _0.2 Mn _0.3 O ₂ /graphite cell (NMC532) sa mas mataas na operating voltage ay sinisiyasat.

Sa 1.0 wt% LiBF4 na karagdagan sa electrolyte, ang kapasidad ng pagpapanatili ng lithium ion na baterya pagkatapos ng 100 cycle ay lubos na napabuti mula 29.2% hanggang 90.1% sa boltahe ng 3.0 V–4.5 V. Upang maunawaan ang mekanismo ng pagpapahusay ng pagpapanatili ng kapasidad sa mataas Ang operasyon ng boltahe, ang mga katangian kabilang ang pagganap ng cell, ang pag-uugali ng impedance pati na rin ang mga katangian ng mga katangian ng interfacial ng elektrod ay sinusuri.

Napag-alaman na ang LiBF4 ay malamang na lumahok sa pagbuo ng interface film sa parehong mga electrodes. Ang pinahusay na pagganap ng cell ay nauugnay sa pagbabago ng mga bahagi ng interface layer sa graphite anode at LiNi _0.5 Co _0.2 Mn _0.3 O ₂ cathode, na humahantong sa pagpapababa ng interfacial impedance.

Pinagmulan: Zuo, Xiaoxi & Fan, Chengjie & Liu, Jiansheng & Xiao, Xin & Wu, Junhua & Nan, Junmin. (2013). Lithium Tetrafluoroborate bilang Electrolyte Additive para Pahusayin ang High Voltage Performance ng Lithium-Ion Battery. Journal ng Electrochemical Society. 160. A1199-A1204. 10.1149/2.066308jes. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/2.066308jes

Lithium difluorophosphate vs sodium difluorophosphate bilang Li-ion electrolyte additives

2021-11-24 | Jerry Huang

Ang Lithium difluorophosphate (LiDFP, LFO) ay lubos na nakakatulong bilang isang electrolyte additive upang mapahusay ang pagganap ng cycle ng buhay ng baterya ng li-ion at pagpapanatili ng kapasidad sa paglabas sa mataas na temperatura, pati na rin ang pagbabawas ng self-discharge. Habang ang sodium difluorophosphate ay may katulad na pagganap sa cell ng baterya ng NMC532? Tingnan natin ang isang papel na inilathala sa Journal of The Electrochemical Society noong 2020.

Konklusyon: Tatlong bagong difluorophosphate salt electrolyte additives ay na-synthesize at nasuri sa NMC532/graphite pouch cells. Ang ammonium difluorophosphate (AFO) ay madaling inihanda sa pamamagitan ng solid-state, benchtop na reaksyon ng ammonium fluoride at phosphorus pentoxide na nangangailangan lamang ng banayad na pag-init upang magsimula. Ang pinakamahusay na ani ng sodium difluorophosphate (NaFO) sa kasalukuyang pag-aaral ay nakuha sa pamamagitan ng pagtugon sa difluorophosphoric acid at sodium carbonate sa 1,2-diemethoxyethane sa 3 Å molecular sieves, isang napakalakas na drying agent. Ang Tetramethylammonium difluorophosphate (MAFO) ay inihanda mula sa NaFO sa pamamagitan ng cation-exchange na may tetramethylammonium chloride.

Ang NaFO ay iniulat na isang napakahusay na electrolyte additive, na may katulad na pagganap sa NMC532/gr cells bilang ang mas kilalang lithium difluorophosphate (LFO) additive, bawat isa ay nagpapakita ng ~90% discharge capacity retention pagkatapos ng higit sa 1,500 cycle sa 40 °C. Ang pangmatagalang katatagan sa panahon ng pagbibisikleta sa pagitan ng 3.0–4.3 V ay maihahambing sa, ngunit gayunpaman ay mas mababa kaysa sa 2%VC 1%DTD benchmark na mga cell na iniulat ni Harlow et al., na mayroong ∼94% na pagpapanatili ng kapasidad pagkatapos ng 1,500 na cycle. Ang kapaki-pakinabang na katangian ng parehong mga additives ay maiugnay sa difluorophosphate anion. Sa kaibahan, ang AFO at MAFO ay napag-alamang mahihirap na electrolyte additives. Iminungkahi na ito ay dahil sa pagbuo ng lithium nitride para sa dating. Hindi alam kung bakit may negatibong epekto ang mga tetramethylammonium cations sa katatagan ng cell.

Mga sanggunian:

1. Synthesis at Pagsusuri ng Difluorophosphate Salt Electrolyte Additives para sa Lithium-Ion Batteries, Journal of The Electrochemical Society, 2020 167 100538, David S. Hall, Toren Hynes, Connor P. Aiken at JR Dahn

LiFSI vs. LiPF6 sa Li-ion Battery Electrolytes

2021-11-11 | Jerry Huang

Papalitan ba ng LiFSI ang LiPF6 sa mga electrolyte ng baterya ng Li-ion? Ang paggamit ng bagong asin lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) sa halip na lithium hexafluorophosphate (LiPF6) bilang isang electrolyte ay nagpapabuti sa pagganap ng mga Li-ion na baterya na may silicon anodes, ayon sa isang papel na inilathala sa Journal of the American Chemical Society ng mga mananaliksik sa Europa.

Ang Lithium bis(fluorosulfonyl)imide, na karaniwang tinutukoy bilang LiFSI, ay may molecular formula na F2LiNO4S2 at CAS number 171611-11-3. Lumilitaw na puting pulbos ang LiFSI, na may molecular weight na 187.07, at isang melting point sa pagitan ng 124-128°C (255-262.4°F).

Kung ikukumpara sa LiPF6, ang LiFSI ay hindi lamang nagpapahusay ng thermal stability sa li-ion na teknolohiya ng baterya, ngunit nagbibigay din ng mas mahusay na pagganap sa mga tuntunin ng electrical conductivity, cycle life, at mababang temperatura. Gayunpaman, ang LiFSI ay maaaring magkaroon ng ilang mga nakakaagnas na epekto sa aluminum foil. Ang ilang mga akademikong papel ay nagpapakita na ang kaagnasan ng aluminum foil ay pangunahing nagmumula sa FSI-ions sa LiFSI, ngunit ang problemang ito ay maaaring malutas sa pamamagitan ng mga additives tulad ng fluorine-containing passivation aluminum foil additives.

Ang trend ay tiyak na ang LiFSI ay nagiging isa sa mga pangunahing lithium salt para sa susunod na henerasyon ng mga electrolyte. Sa kasalukuyan, ang mga ternary lithium na baterya at mga LFP na baterya ay patuloy na pinapabuti at inuulit ang henerasyon pagkatapos ng henerasyon na may mas mataas na mga kinakailangan para sa density ng enerhiya, mataas at mababang temperatura na performance, cycle life, at performance ng charge at discharge rate.

Dahil sa mataas na teknikal na kahirapan sa mass production at mataas na gastos, ang LiFSI ay hindi direktang ginagamit bilang solute lithium salt, ngunit bilang isang additive na hinaluan ng lithium hexafluorophosphate (LiPF6) para gamitin sa mga electrolyte ng mga power li-ion na baterya lalo na. Halimbawa, medyo matagal nang ginagamit ng LG Chem ang LiFSI bilang additive sa kanilang mga electrolyte. Habang umuunlad ang teknolohiya, parami nang parami ang LiFSI na idaragdag sa mga electrolyte. Ito ay pinaniniwalaan na ang halaga ng LiFSI ay mas mababawasan sa pagtaas ng mass production. At habang lumilipas ang panahon, may potensyal ang LiFSI na palitan ang LiPF6 bilang pangunahing lithium salt para sa mga electrolyte ng baterya ng power li-ion.

Mga Pinagmulan:

• https://www.greencarcongress.com/2013/06/lifsi-20130626.html

Ang lithium hexafluorophosphate (LiPF6) market ba ay booming o babagsak sa 2021?

2021-11-01 | Jerry Huang

Ang Lithium hexafluorophosphate (LiPF6) ay isang pangunahing hilaw na materyal sa teknolohiya ngayon, para sa mga electrolyte ng baterya ng lithium-ion ng mga baterya ng lithium-ion power, mga baterya ng lithium-ion energy storage at mga li-ion na baterya ng iba pang consumer electronics. Kasabay ng pag-usbong ng industriya ng EV, ang segment ng baterya ng li-ion power na gumagamit ng pinakamalaking bahagi ng LiPF6 sa merkado.

Mula noong Setyembre 2020, ang mga benta ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya ay tumaas nang malaki, na nagtulak sa mga benta ng lithium hexafluorophosphate na tumaas. Tinatantya na ang demand ng lithium hexafluorophosphate sa segment ng power battery ay humigit-kumulang 66,000 tonelada sa 2021 at humigit-kumulang 238,000 tonelada sa 2025, na may average na taunang rate ng paglago na humigit-kumulang 40%.

Ayon sa data mula Enero hanggang Setyembre 2021, ang accumulative capacity ng LFP na baterya ng China sa pag-install ng EV ay humigit-kumulang 45.38GWh, at ang accumulative capacity ng mga ternary na baterya ay humigit-kumulang 49.70GWh. Inaasahan na ang taunang kabuuang kapasidad ng LFP na baterya sa pag-install ng EV ay lalampas sa ternary sa 2021, na may inaasahang mataas na year-on-year growth rate.

Noong Oktubre 18, ang presyo ng lithium hexafluorophosphate ay 520,000 yuan/tonelada, at tumaas ito ng halos 500% noong 2021 na ang presyo nito ay nasa 107,000 yuan/tonelada lamang sa simula ng taong ito, na nagtatakda ng bagong record na mataas mula noong Hunyo 2017 Ang Lithium hexafluorophosphate at electrolyte additives ay malinaw na naging isa sa mga materyales na may pinakamataas na rate ng paglago sa taong ito. Ang malakas na demand sa merkado ay inaasahang magpapatuloy, at ito ay kasalukuyang kulang sa supply.

Patuloy bang tataas ang presyo ng lithium carbonate?

2021-10-18 | Jerry Huang

Tingnan natin ang mga sitwasyon ng supply-demand ng lithium carbonate upang suriin ang mga trend ng presyo nito.

Baterya-Baitang Lithium Carbonate (Li2CO3)

Ang pangunahing hinihingi na mga lugar ng antas ng baterya ng lithium carbonate ay kasalukuyang mula sa paghahanda ng mga materyales ng ternary cathode ng NMC, lithium cobalt oxide at bahagi ng lithium iron phosphate (LFP).

Noong 2021, ang pangkalahatang rate ng paglago ng NMC532 at NMC622 ay mababa, kumpara sa Ni-rich ternary na materyales at LFP. Sa H2 ng 2021, tinatayang ang pangangailangan para sa antas ng baterya ng lithium carbonate mula sa paggawa ng mga materyales ng Nn ternary cathode ay humigit-kumulang na 48,470 tonelada, isang pagtaas na 2.4% lamang mula sa nakaraang H2 ng 2020.

Dahil sa negatibong epekto ng pandemya, ang dami ng pag-export ng electronics ng consumer ng China ay nabawasan nang malaki, na may maliit na pagtaas sa domestic market. Ang pangangailangan para sa marka ng baterya ng lithium carbonate mula sa mga tagagawa ng lithium cobalt oxide ay tinanggihan. Sa H2 ng 2021, tinatayang ang pangangailangan ng lithium carbonate mula sa lugar na ito ay halos 16,737 tonelada, isang pagbaba ng 9.7% mula sa H2 ng 2020.

Sa mga tuntunin ng pangangailangan mula sa mga materyales ng LFP, maraming mga pangunahing halaman ng materyal na uri ng lakas na LFP na kasalukuyang gumagamit ng lithium carbonate na antas ng baterya bilang kanilang pangunahing mapagkukunan ng lithium (na tumutukoy sa halos 30%) upang matiyak ang kalidad ng baterya ng kuryente ng LFP para sa merkado ng EV. Sa ilalim ng kawalan ng timbang ng supply at demand sa merkado ng baterya ng baterya ng LFP, sinimulan ng mga negosyo na palawakin ang kanilang kapasidad sa produksyon ng higit sa lahat. Sa 2021 H2, ang pangangailangan para sa antas ng baterya ng lithium carbonate mula sa patlang na ito ay inaasahang humigit-kumulang na 14,788 tonelada, isang pagtaas ng 30% mula sa H2 ng 2020.

Industrial-grade lithium Carbonate (Li2CO3)

Ang pangunahing hinihingi na lugar ng pang-industriya na antas ng lithium carbonate ay mula sa paggawa ng materyal na materyal na LFP na average na kalidad, lithium manganate, lithium hexafluorophosphate at ilang tradisyunal na industriya.

Sa mga tuntunin ng pangangailangan mula sa paggawa ng materyal na LFP, mula noong H2 ng 2020, ang mga benta ng mga modelo ng A00-class EV ay mabilis na lumalaki sa merkado ng China, na nagreresulta ng mabibigat na pangangailangan ng average na kalidad ng baterya ng LFP na lakas. Kasabay nito, ang ilang mga mid-end at high-end na modelo, tulad ng Tesla Model Y at Model 3, ay naglunsad din ng kanilang sariling mga bersyon na pinapatakbo ng LFP. Bukod, ang pangangailangan para sa mga baterya ng LFP sa pag-iimbak ng enerhiya at merkado ng dalawang gulong ay tumataas din. Sa kasalukuyan ang pangangailangan ng pang-industriya na grado (kabilang ang quasi-baterya-grado) na lithium carbonate mula sa LFP na materyal na produksyon ng materyal ay halos 70%, kumpara sa antas ng baterya ng lithium carbonate. Sa 2021 H2, ang pangangailangan para sa pang-industriya na antas ng lithium carbonate mula sa larangan na ito ay inaasahang magiging humigit-kumulang na 34,505 tonelada, isang pagtaas ng 30% mula sa 2020 H2.

Tulad ng para sa pangangailangan mula sa produksyon ng lithium manganate, dahil sa mas kaunting mga order ng electronics ng consumer at two-wheelers sa ibang bansa, ang demand ng lithium manganate cathode material ay hindi malakas. Sa parehong oras, habang ang presyo ng mga lithium asing-gamot ay patuloy na tumataas, ang mga tagagawa ay may malaking presyon sa pagtaas ng gastos at ang ilan sa kanila ay binawasan ang output nito. Samakatuwid, ang pangangailangan para sa pang-industriya na antas ng lithium carbonate ay patuloy na lumiliit. Mayroong isang halatang pagbawas ng output ng mga materyales sa LMO maaga sa taong ito sa Spring Festival. Gayunpaman, sa 2021 H2, ang pangangailangan para sa pang-industriya na antas ng lithium carbonate mula sa larangan na ito ay inaasahang humigit-kumulang na 11,900 tonelada, isang bahagyang pagtaas ng 8% mula sa nakaraang 2020 H2.

Na patungkol sa pangangailangan mula sa paghahanda ng lithium hexafluorophosphate, kasama ang mainit na benta sa merkado ng EV, ang output ng domestic electrolyte ay tumaas nang malaki, at ang pangangailangan para sa lithium hexafluorophosphate (LiPF6) ay tumaas din nang malaki. Noong 2021 H2, tinatayang ang pangangailangan para sa pang-industriya na grade na lithium carbonate mula sa lugar na ito ay halos 11,236 tonelada, isang pagtaas ng 40% mula sa 2020 H2.

Ang natitirang pangangailangan para sa pang-industriya na antas ng lithium carbonate ay mula sa mga produksyon ng metal lithium, na pinoprotektahan ang naprosesong lithium hydroxide at mga gamot, na umabot sa halos 26% ng pangkalahatang pangangailangan nito, na may bahagyang pagtaas.

Bilang pagtatapos, ang pangkalahatang pangangailangan para sa lithium carbonate ay patuloy na tataas nang mabilis. Gayunpaman ang pangkalahatang output ng lithium carbonate ay lumiliit noong 2021 H2 dahil sa pagbawas ng supply ng spodumene, sa kabila ng pagtaas ng suplay mula sa mga mapagkukunan ng brine na domestic at sa ibang bansa. Ang mga presyo para sa lithium carbonate ay malamang na tumaas kung ang mga tinatayang nasa itaas ay nakatayo nang tama.

Ang LiTFSI ba ang pinakamahusay na pagpipilian upang mapabuti ang pagganap ng mababang temperatura sa mga cell ng HEV?

2021-10-11 | Jerry Huang

Pangkalahatan pinaniniwalaan na mas mataas ang proporsyon ng matapang na carbon (higit sa 15%) ay pinahiran sa anode ng isang baterya ng li-ion, mas mabuti ang kondaktibiti nito. Gayunpaman, dapat nating linawin na ang pag-compaction ng purong matitigas na piraso ng carbon pol ay tungkol sa 1.15 g / cc. Kung mas maraming matapang na carbon ang pinahiran sa materyal na grapayt, ang density ng pag-compaction ng buong piraso ng poste ay mababawasan (nang hindi nadaragdagan ang puwang sa pagitan ng mga pangunahing layer ng materyal). Maaari lamang itong makamit ang 1.2g / cc nang higit pa. Sa parehong oras, ang matapang na carbon ay maaaring siksik at ang pagganap ay maaaring hindi ganap na magamit. Samakatuwid, kinakailangan upang pumili ng iba't ibang ratio ng matapang na patong ng carbon alinsunod sa mga sitwasyon ng aplikasyon.

Karaniwang kahulugan na ang materyal na anode ay karaniwang hindi pantay na binibigyang diin at hindi regular. Ang mas malaki ang laki ng maliit na butil ng materyal, mas malaki ang panloob na paglaban. Samakatuwid, kung ang matapang na patong ng carbon ay ginamit, kahit na ang buhay ng pag-ikot ng baterya ay maaaring mapalawak nang malaki, ang buhay sa kalendaryo nito ay medyo mahirap (ang kapasidad ng cell ng baterya ay binabawasan nang malaki sa loob ng 6 na buwan).

Ang LiTFSI ba ang pinakamahusay na pagpipilian upang mapagbuti ang pagganap ng mababang temperatura sa mga cell ng HEV?

Malinaw na, ang matigas na materyal na anod na pinahiran ng carbon ay hindi sapat upang malutas ang mga punto ng sakit ng hindi magandang pagganap sa mababang temperatura; ilang iba pang mga materyales ay dapat na mapabuti, tulad ng electrolytes. Ang mga electrolytes ay isang mahalagang bahagi ng mga baterya ng lithium-ion, at hindi lamang nila natutukoy ang rate ng paglipat ng Li + lithium ions sa likidong yugto, ngunit may pangunahing papel din sa pagbuo ng SEI film. Sa parehong oras, ang mga umiiral na electrolytes ay may isang mas mababang dielectric pare-pareho, upang ang mga lithium ions ay maaaring makaakit ng mas maraming mga solvent Molekyul at palayain ang mga ito sa panahon ng pagkasira, na nagiging sanhi ng mas malaking pagbabago sa entropy ng system at mas mataas na mga temperatura coefficients (TCs). Samakatuwid, mahalaga na makahanap ng isang paraan ng pagbabago na mayroong isang maliit na pagbabago ng entropy sa panahon ng pagkasira, isang mas mababang koepisyent ng temperatura, at hindi gaanong apektado ng konsentrasyon ng electrolyte. Sa kasalukuyan, mayroong dalawang paraan upang mapabuti ang pagganap ng mababang temperatura sa pamamagitan ng electrolytes:

1. Pagbutihin ang kondaktibiti ng mababang temperatura na electrolytes sa pamamagitan ng pag-optimize ng komposisyon ng solvent. Ang pagganap ng mababang temperatura ng mga electrolytes ay natutukoy ng mababang temperatura na eutectic point. Kung ang lebel ng pagkatunaw ay masyadong mataas, ang electrolyte ay malamang na ma-crystallize sa mababang temperatura, na kung saan ay seryosong makakaapekto sa kondaktibiti ng mga electrolytes at sa huli ay hahantong sa pagkabigo ng baterya ng lithium. Ang EC ethylene carbonate ay isang mahalagang sangkap ng solvent ng electrolyte. Ang natutunaw na punto nito ay 36 ° C. Sa mababang temperatura, ang solubility nito ay malamang na mabawasan at kahit na ang mga kristal ay pinapabilis sa mga electrolytes. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga bahagi ng mababang pagkatunaw at mababang lagkit upang maghalo at mabawasan ang nilalaman ng EC ng pantunaw, ang lapot at eutectic point ng electrolyte ay mabisang mabawasan sa mababang temperatura, at ang kondaktibiti ng mga electrolyte ay maaaring mapabuti. Bilang karagdagan, ipinakita din sa mga pag-aaral sa domestic at sa ibang bansa na ang paggamit ng chain carboxylic acid, ethyl acetate, ethyl propionate, methyl acetate, at methyl butyrate bilang electrolyte co-solvent ay kapaki-pakinabang sa pagpapabuti ng mababang temperatura na conductivity ng electrolytes at lubos na nagpapabuti sa mababang pagganap ng temperatura ng baterya. Ang makabuluhang pag-unlad ay nagawa sa lugar na ito.
2. Ang paggamit ng mga bagong additives upang mapagbuti ang mga pag-aari ng SEI film na ginagawang nakakaayon sa pagpapadaloy ng mga lithium ions sa mababang temperatura. Ang electrolyte salt ay isa sa mga mahahalagang bahagi ng electrolytes, at ito rin ay isang pangunahing kadahilanan upang makakuha ng mahusay na pagganap ng mababang temperatura. Mula noong 2021, ang electrolyte salt na ginamit sa isang malaking sukat ay lithium hexafluorophosphate. Ang SEI film na madaling nabuo pagkatapos ng pagtanda ay may malaking impedance, na nagreresulta sa hindi magandang pagganap ng mababang temperatura. Samakatuwid, ang pagbuo ng isang bagong uri ng lithium salt ay naging kagyat. Ang lithium tetrafluoroborate at lithium difluorooxalate borate (LiODFB), pati na ang mga lithium salts para sa electrolyte, ay nagdala rin ng mataas na conductivity sa ilalim ng mataas at mababang temperatura, upang ang baterya ng lithium ion ay nagpapakita ng mahusay na pagganap ng electrochemical sa isang malawak na saklaw ng temperatura.

Bilang isang bagong uri ng di-may tubig na lithium salt, ang LiTFSI ay may mataas na katatagan ng thermal, isang maliit na antas ng pagsasama ng anion at cation, at mataas na solubility at dissociation sa mga carbonate system. Sa mababang temperatura, ang mataas na conductivity at low charge transfer paglaban ng LiFSI system electrolyte ay tinitiyak ang mababang pagganap ng temperatura. Mandal Et Al. ginamit ang LiTFSI bilang isang lithium salt at EC / DMC / EMC / pC (mass ratio 15: 37: 38: 10) bilang pangunahing solvent para sa electrolyte; at ang resulta ay nagpakita na ang electrolyte ay mayroon pa ring mataas na conductivity na 2mScm-1 sa -40 ° C. Samakatuwid, ang LiTFSI ay itinuturing na pinaka promising electrolyte na maaaring palitan ang lithium hexafluorophosphate, at isinasaalang-alang din bilang isang kahalili para sa paglipat sa isang panahon ng solid electrolytes.

Ayon sa Wikipedia, ang imitasyon ng Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl), na madalas na tinukoy bilang LiTFSI, ay isang hydrophilic salt na may pormulang kemikal na LiC2F6NO4S2. Ang LiTFSI ay isang puting kristal o pulbos na maaaring magamit bilang isang organikong electrolyte lithium salt para sa mga baterya ng lithium-ion, na gumagawa ng electrolyte na nagpapakita ng mataas na electrochemical stable at conductivity. Ito ay karaniwang ginagamit bilang mapagkukunan ng Li-ion sa mga electrolytes para sa mga baterya ng Li-ion bilang isang mas ligtas na kahalili sa karaniwang ginagamit na lithium hexafluorophosphate. Binubuo ito ng isang Li cation at isang bistriflimide anion. Dahil sa napakataas na solubility nito sa tubig (> 21 m), ang LiTFSI ay ginamit bilang lithium salt sa water-in-salt electrolytes para sa mga may tubig na lithium-ion na baterya.

Ang LiTFSI ay maaaring makuha sa pamamagitan ng reaksyon ng bis (trifluoromethylsulfonyl) imide at lithium hydroxide o lithium carbonate sa isang may tubig na solusyon, at ang anhydrous ay maaaring makuha ng vacuum drying sa 110 ° C: LiOH + HNTf2 → LiNTf2 + H2O

Ang lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide ay maaaring magamit upang maghanda ng mga electrolyte para sa mga baterya ng lithium at bilang isang bagong catalina ng acid na Lewis sa bihirang lupa; ginagamit ito upang maghanda ng mga chiral imidazolium salts ng reaksyon ng kapalit ng anion ng kaukulang trifluoromethanesulfonates. Ang produktong ito ay isang mahalagang sangkap na naglalaman ng fluorine ng organic ion, na ginagamit sa pangalawang baterya ng lithium, super capacitor Chemicalbook, aluminyo electrolytic capacitors, mahusay na pagganap na di-may tubig na mga materyales na electrolyte at bilang bagong katatagan ng mataas na kahusayan. Ang pangunahing paggamit nito ay ang mga sumusunod:

1. Mga baterya ng lithium
2. Ionic likido
3. Antistatic
4. Gamot (higit na hindi gaanong karaniwan)

Gayunpaman, isang R&D engineer mula sa Tsina ang nagsabi minsan: "Ang LiTFSI ay pangunahing ginagamit bilang isang additive sa kasalukuyang electrolytes at hindi gagamitin bilang pangunahing asin lamang. Bilang karagdagan, kahit na ito ay ginagamit bilang isang additive, ang formulated electrolyte ay may mas mahusay na pagganap kaysa sa iba pang mga electrolytes. Ang LiTFSI Electrolyte ay mas mahal kaysa sa karaniwang mga uri ng electrolytes, kaya ang LiTFSI ay hindi naidagdag, kung walang mga espesyal na kinakailangan sa pagganap ng electrolyte. "

Pinaniniwalaan na sa ilang mga sitwasyon sa aplikasyon, may mga malalaking kinakailangan para sa mga baterya na may mataas na lakas, mga sitwasyon tulad ng mga electric forklift at AGV. Bilang alalahanin sa tibay at mga katangian ng mga tool sa paggawa, kinakailangan ding malutas ang mga problema sa buhay ng siklo at pagganap ng mababang temperatura nang sabay-sabay. Samakatuwid, magpapatuloy ang pagsasaliksik at pag-unlad sa mga susunod na henerasyong electrolyte. Ngunit ito ay pa rin ng isang multi-dimensional pag-aalala at kumpetisyon ng pagganap, gastos, at kaligtasan; at ang mga merkado sa kalaunan ay makakagawa ng kanilang sariling mga pagpipilian.

Mga Sanggunian:

1. Zheng, Honghe; Qu, Qunting; Zhang, Li; Liu, Gao; Battaglia, Vincent (2012). "Hard carbon: isang nangangako na anithyo ng baterya ng lithium-ion para sa mga aplikasyon ng mataas na temperatura na may ionic electrolyte". Mga Pagsulong sa RSC. Royal Society of Chemistry. (11): 4904–4912. doi: 10.1039 / C2RA20536J. Nakuha noong 2020-08-15.
2. Kamiyama, Azusa; Kubota, Kei; Nakano, Takeshi; Fujimura, Shun; Shiraishi, Soshi; Tsukada, Hidehiko; Komaba, Shinichi (2020-01-27). "High-Capacity Hard Carbon Na-synthesize mula sa Macroporous Phenolic Resin para sa Sodium-Ion at Potassium-Ion Battery". Mga Kagamitan sa Inilapat na ACS na Inilapat. American Chemical Society. 3: 135–140. doi: 10.1021 / acsaem.9b01972.
3. Khosravi, Mohsen; Bashirpour, Neda; Nematpour, Fatemeh (2013-11-01). "Pagbubuo ng Hard Carbon bilang Anode Material para sa Lithium Ion Battery". Advanced na Materyal sa Pagsasaliksik. 829: 922–926. doi: 10.4028 / www.s Scientific.net / AMR.829.922. S2CID 95359308. Nakuha noong 2020-08-15.
4. Goriparti, Subrahmanyam; Miele, Ermanno; De Angelis, Francesco; Di Fabrizio, Enzo; Proietti Zaccaria, Remo; Capiglia, Claudio (2014). "Balik-aral sa kamakailang pag-usad ng mga nanostruktur na materyales ng anode para sa mga baterya ng Li-ion". Journal ng Mga Pinagmulan ng Kapangyarihan. 257: 421–443. Bibcode: 2014JPS ... 257..421G. doi: 10.1016 / j.jpowsour.2013.11.103.
5. Irisarri, E; Ponrouch, A; Palacín, MR (2015). "Review-Hard Carbon Negative Electrode Materials for Sodium-Ion Battteries". Journal ng Electrochemical Society. 162: A2476. doi: 10.1149 / 2.0091514jes.
6. Dou, Xinwei; Hasa, Ivana; Saurel, Damien; Vaalma, Christoph; Wu, Liming; Buchholz, Daniel; Bresser, Dominic; Komaba, Shinichi; Passerini, Stefano (2019). "Mga mahihirap na karbona para sa mga baterya ng sodium-ion: Istraktura, pagsusuri, pagpapanatili, at electrochemistry". Mga Kagamitan Ngayon. 23: 87-104. doi: 10.1016 / j.mattod.2018.12.040