Cái nào là tốt hơn cho pin NMC, NCA và LFP, lithium carbonate hoặc lithi hydroxit?
| Jerry Huang
Khi thị trường EV, HEV, PHEV và thị trường lưu trữ năng lượng toàn cầu tiếp tục phát triển, ngành công nghiệp pin lithium ion cũng được thúc đẩy để bùng nổ, vốn tiêu thụ một lượng lớn lithium carbonate và lithium hydroxide ngày nay. Nhưng cái nào tốt hơn cho pin lithium bậc ba NMC / NCA và pin LFP, lithium carbonate hoặc lithium hydroxide? Hãy cùng xem một số so sánh giữa hai loại muối lithium này và hiệu suất của chúng trong quá trình sản xuất pin.
So sánh về độ ổn định - Vật liệu catốt Nickel Mangan Coban (NMC) được điều chế bằng lithium cacbonat có khả năng phóng điện cụ thể là 165mAh / g, với tỷ lệ duy trì dung lượng là 86% ở chu kỳ thứ 400, trong khi vật liệu pin được chế biến bằng lithium hydroxit có mức phóng điện cụ thể dung lượng 171mAh / g, với tỷ lệ duy trì dung lượng cao 91% ở chu kỳ thứ 400. Khi vòng đời tăng lên, đường cong vòng đời đầy đủ mượt mà hơn và hiệu suất sạc và xả ổn định hơn với vật liệu được xử lý từ lithium hydroxide so với vật liệu được xử lý từ lithium cacbonat. Ngoai ra, chiec sau co the phai dung mau sau 350 chu ky. Các nhà sản xuất pin Lithium Nickel Cobalt Aluminium oxit (NCA), chẳng hạn như Panasonic, Tesla và LG Chem, từ lâu đã sử dụng lithium hydroxide làm nguồn lithium của họ.
So sánh nhiệt độ thiêu kết - Thiêu kết là một bước rất quan trọng trong quá trình chuẩn bị vật liệu catốt NMC / NCA. Nhiệt độ thiêu kết có tác động đáng kể đến công suất, hiệu suất và hiệu suất chu trình của vật liệu, đồng thời nó cũng có tác động nhất định đến dư lượng muối lithium và mức độ pH của vật liệu. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi sử dụng lithium hydroxide làm nguồn lithium, nhiệt độ thiêu kết thấp là đủ để thu được các vật liệu có hiệu suất điện hóa tuyệt vời; trong khi nếu sử dụng liti cacbonat, nhiệt độ thiêu kết phải là 900 + ℃ để thu được vật liệu có hiệu suất điện hóa ổn định.
Có vẻ như lithium hydroxit tốt hơn lithium cacbonat làm nguồn lithium. Trong khi trên thực tế, lithium cacbonat cũng thường được sử dụng trong sản xuất vật liệu catốt NMC (NMC111, NMC442, NMC532, NMC622) và pin LFP. Tại sao? Độ tinh khiết liti của hydroxit liti dao động nhiều hơn so với liti cacbonat, và hiđroxit liti có tính ăn mòn cao hơn liti cacbonat. Do đó, nhiều nhà sản xuất có xu hướng sử dụng lithium cacbonat để sản xuất vật liệu catốt NMC và pin LFP.
Vật liệu cathode NMC thông thường và pin LFP có xu hướng sử dụng lithium carbonate, trong khi vật liệu cathode NMC811 và NCA giàu Ni thiên về lithium hydroxide. Những lý do chính xác nằm ở những điều sau:
Vật liệu NMC811 / NCA bậc ba giàu Ni yêu cầu nhiệt độ thiêu kết thấp, nếu không sẽ gây ra mật độ vòi thấp và tốc độ sạc & xả thấp trên pin. Ví dụ: NCM811 cần nó được điều khiển thấp hơn 800 ℃ một chút và NCM90505 cần nó ở khoảng 740 ℃. Nó thấp hơn nhiều so với 900 ℃.
Khi chúng ta kiểm tra điểm nóng chảy của hai muối liti này, chúng ta sẽ thấy liti cacbonat là 720 ℃, trong khi liti hydroxit monohydrat chỉ là 471 ℃. Một yếu tố khác là trong quá trình tổng hợp, lithium hydroxit nóng chảy có thể được trộn đều và hoàn toàn với tiền chất NMC / NCA, do đó làm giảm cặn lithium trên bề mặt, tránh tạo ra carbon monoxide và cải thiện khả năng phóng điện riêng của vật liệu. Sử dụng lithium hydroxide cũng làm giảm sự trộn lẫn cation và cải thiện độ ổn định của chu trình. Vì vậy, lithium hydroxide là sự lựa chọn bắt buộc để sản xuất vật liệu catốt NCA. Ví dụ như pin Lithium ion Panasonic 18650 nổi tiếng sử dụng lithium hydroxide.
Bất chấp những lý do trên, bằng cách tăng hàm lượng niken trong pin lithium ion, mật độ năng lượng của các loại pin ternay này tăng lên tương ứng, với ít coban tham gia hơn và nó mang lại kết quả quan trọng là giảm chi phí đồng thời.
Ngày nay, các nhà nghiên cứu và sản xuất pin lithium-ion khá rõ ràng rằng lithium carbonate là một lựa chọn tốt cho vật liệu cathode NMC thông thường và pin LFP; trong khi cấp pin lithium hydroxide monohydrate thích hợp hơn cho vật liệu cathode NMC811, NCA giàu Ni và thậm chí một số vật liệu LFP.
Nói chung, mỗi pin NMC / NCA giàu Ni 1GWH tiêu thụ khoảng 780 tấn lithium hydroxit. Với nhu cầu ngày càng tăng của các loại pin NMC / NCA này, nhu cầu về lithium hydroxide dự kiến sẽ tăng đáng kể trong 5 năm tới.
Nguồn 1: http://news.cnpowder.com.cn/55202.html
Nguồn 2: http://www.juda.cn/news/149069.html