У эпоху хуткага росту транспартных сродкаў на новых крыніцах энергіі і тэхналогій захоўвання энергіі літый-іённыя акумулятары, якія з'яўляюцца асноўнай крыніцай энергіі, маюць вырашальнае значэнне для будучыні галіны. Як «галоўны гулец» сярод катодных матэрыялаў, Літый-нікель-кобальт-аксід марганцу (NCM) стаў першым выбарам для электрамабіляў і высакаякаснай бытавой электронікі дзякуючы высокай шчыльнасці энергіі, працягламу тэрміну службы і перавагам у кошце.
Літый-нікель-кобальт-аксід марганцу (НКМ) — матэрыялы: чаму яны з'яўляюцца «сэрцам» літый-іённых акумулятараў
NCM (LiNiₓCoᵧMn₁₋ₓ₋ᵧO₂) — гэта слаісты трайны аксідны матэрыял з ключавымі перавагамі:
- Высокая шчыльнасць энергіі – Рэгулюючы суадносіны нікеля (Ni), кобальту (Co) і марганцу (Mn) (напрыклад, NCM523, NCM622, NCM811), можна дакладна кантраляваць ёмістасць і стабільнасць матэрыялу.
- Аптымізацыя выдаткаў – Марганцу шмат, і ён памяншае спажыванне кобальту, эфектыўна зніжаючы выдаткі на матэрыялы.
- Баланс бяспекі – Марганец паляпшае тэрмічную стабільнасць, зніжаючы рызыкі бяспекі пры перазарадцы або высокіх тэмпературах.
Прымяненне: Электрамабілі, электроніка 3C, сістэмы захоўвання энергіі ў хатніх умовах і многае іншае.
Поўны працэс сінтэзу NCM: пераўтварэнне атамаў у электроды
Падрыхтоўка сыравіны: ключавым фактарам з'яўляецца каэфіцыент дакладнасці
- Солі металаў: Сульфаты, нітраты або хларыды Ni, Co, Mn (прамысловай чысціні ≥99%).
- Крыніцы літыя: Гідраксід літыя (LiOH·H₂O) або карбанат літыя (Li₂CO₃) са строгім памер часціц і кантроль прымешак.
- Растваральнікі і дабаўкі: Дэіянізаваная вада, раствор аміяку (для рэгулявання pH) і павярхоўна-актыўныя рэчывы (для прадухілення агламерацыі).
Ключавы момант: Малярнае суадносіны сыравіны непасрэдна ўплывае на канчатковы хімічны стехіаметрыя і павінна быць праверана з дапамогай ICP-OES або падобных прыбораў.
Сумеснае асаджэнне: стварэнне нанамаштабнага папярэдніка
Крокі:
- Прыгатуйце змяшаны солевы раствор: Растварыце солі Ni, Co, Mn у патрэбных прапорцыях.
- Ападкі ў рэактары: Пад аховай азоту падайце ў рэактар раствор солі і сумесь NaOH/аміяку. Кантралюйце pH (10–12), тэмпературу (50–60°C) і хуткасць перамешвання, каб атрымаць сферычны суасадак гідраксіду NiₓCoᵧMn₁₋ₓ₋ᵧ(OH)₂.
- Мыццё і сушка: Старанна прамыйце дэіянізаванай вадой, затым высушыце пры тэмпературы 120°C.
Тэхнічныя праблемы:
- Кантроль размеркавання памераў часціц (D50: 5–15 мкм).
- Аптымізацыя сферычнасці (уплывае пакрыццё аднастайнасць на пазнейшых этапах).
Высокатэмпературная рэакцыя ў цвёрдым стане: літыяцыя і крышталізацыя
Крокі:
- Змешванне і памол: Змяшайце папярэднік і крыніцу літыя ў стехіаметрычным суадносінах, дадайце флюс (напрыклад, LiF), шаравая млын да <1 мкм.
- Папярэдняе спяканне: Награвайце ў кіслароднай атмасферы пры тэмпературы 500–600°C на працягу 4–8 гадзін для выдалення вады і арганічных рэчываў.
- Высокатэмпературнае спяканне: Паэтапна павышаць тэмпературу да 750–1000°C, вытрымліваць 10–20 гадзін для літыяцыі і ўтварэння слаістай структуры.
- Драбненне і прасейванне: Выкарыстанне струменевае фрэзераванне каб дасягнуць D50 = 3–8 мкм, прасейвайце, каб выдаліць занадта вялікія часціцы.
Параўнанне працэсаў:
- Традыцыйны цвёрдацельны метад: Нізкі кошт, нераўнамерны памер часціц.
- Золь-гель метад: Аднастайны памер часціц, складаны працэс, высокі кошт.
Мадыфікацыя паверхні: «Чорная тэхналогія» для больш працяглага тэрміну службы
- Тэхналогія пакрыцця: Выкарыстоўвайце ALD (атамна-слаёвае нанясенне) або вільготныя хімічныя метады для нанясення пакрыццяў на Al₂O₃, ZrO₂ і г.д., каб прадухіліць карозію электраліта.
- Мадыфікацыя допінгу: Увядзіце Al, Mg і іншыя элементы для стабілізацыі крышталічнай структуры і памяншэння фазавых пераходаў.
Вынікі прадукцыйнасці: Пакрытыя матэрыялы NCM могуць падтрымліваць ёмістасць вышэй за 90% пасля 500 цыклаў пры 45°C (у параўнанні з 80% без пакрыцця).
Тэндэнцыі будучыні
Высоканікелевы NCM: Пераход ад NCM811 да NCM9½½, што павышае шчыльнасць энергіі вышэй за 300 Вт·г/кг.
Монакрыштальны NCM: Кантроль умоў спякання для атрымання монакрышталічнага NCM, зніжэнне разбурэння часціц і пабочных рэакцый.
Матэрыялы без кобальту: Распрацоўка багатых літый-марганцавых матэрыялаў (LMR) для ліквідацыі залежнасці ад кобальту.
Эпічны парашок
Маючы больш чым 20-гадовы вопыт у галіне звыштонкага драбнення і класіфікацыі, кампанія Epic Powder прапануе перадавое абсталяванне для драбнення, класіфікацыі і мадыфікацыі паверхні, прызначанае для вытворчасці літый-нікель-кобальт-марганцавага (НКМ) матэрыялу з катодам. Ад дакладнага драбнення папярэдніка да кантраляванага фармавання часціц, Epic Powder забяспечвае паслядоўнае размеркаванне памераў часціц, аптымізаваныя ўласцівасці паверхні і палепшаныя электрахімічныя характарыстыкі, дапамагаючы вытворцам акумулятараў дасягнуць больш высокай шчыльнасці энергіі, больш працяглага тэрміну службы і большай эфектыўнасці вытворчасці.