登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
随着国家补贴政策向更高续航里程的电动汽车倾斜,电动汽车厂商也对上游的动力电池厂商在能量密度上提出了更高的要求。在这样的背景下,比容量更高的NCM523和NCM622材料开始逐渐在动力电池上普及,对于三元材料而言,Ni元素含量越高则可逆容量也就越高,然而更高的Ni含量也会带来一系列的问题,例如Ni4+的氧化性很强,会导致电解液在材料表面发生氧化反应,引起界面阻抗的增加,其次Ni2+的离子半径(0.69A)与Li+的离子半径(0.76A)比较接近,因此在材料的制备和循环过程中,非常容易发生Li/Ni混排的问题,Ni占据Li位会引起可逆容量降低和Li扩散系数降低。
(本文来源:新能源Leader 微信号)
高镍材料应用的关键在于解决其循环稳定性差的问题,这就需要我们对其衰降的机理有更加准确和清晰的认识,以便能够更加有针对性的对其进行提升和改进。近日天津工业大学的Yanli Ruan(第一作者,通讯作者)和VincentBattaglia(通讯作者)等人通过对NCM622材料在不同截止电压下的循环衰降机理的研究发现NCM622材料的衰降模式很大程度上受到充电截止电压的影响。对于在4.2V或者4.5V截止电压下循环的NCM622材料其寿命衰降的主要模式是颗粒表面从层状结构向岩盐结构转变引起的电荷交换阻抗的增加。当充电截止电压提高到4.8V后,NCM622材料体相的晶体结构变化会最终导致颗粒的破碎,引起活性物质损失,同时高截止电压下还会在NCM622颗粒表面产生一层绝缘层,导致材料的界面电荷交换阻抗的增加。
上图为将NCM622材料分别按照4.2V、4.5V和4.8V截止电压进行循环的充放电曲线和循环曲线,从上图a-c可以看到在4.2V截止电压下,NCM622材料的可逆容量为161mAh/g,将充电截止电压提高到4.5V后,NCM622材料的可逆容量提高到了197mAh/g,继续将电池的充电截止电压提高到4.8V,则NCM622材料的可逆容量提高到了237mAh/g。然而更高的截止电压在提升NCM材料的可逆容量的同时也导致材料的循环稳定性大幅下降,从下图d可以看到在4.2V截止电压下循环100次后可逆容量保持率为98%,在4.5V下可逆容量保持率则仅为91%,而在4.8V截止电压下,循环100次后NCM622材料的容量保持率则仅为58%,这表明在不同的截止电压下锂离子电池内部可能存在不同的衰降模式。
上图g为在4.2V、4.5V和4.8V截止电压下循环100次后NCM622电极的交流阻抗图,从图中能够看到三种电极均由两个半圆构成,分别是高频区SEI膜阻抗有关的半圆,中频区的电荷交换阻抗,以及低频区的扩散曲线。从图中能够看到经过100次循环后,在4.8V循环的NCM材料的SEI膜阻抗Rf和电荷交换阻抗RCT要显著高于4.2V和4.5V循环的电池,这表明4.8V循环的NCM622材料的衰降机理与4.2V、4.5V循环的电池不同。
上图为循环前和4.2V、4.5V和4.8V循环后的NCM材料的XRD图谱,从图中看到经过不同截止电压循环后的NCM622材料晶体结构仍然保持了R3m结构,但是当我们对比(003)衍射峰与(104)衍射峰的强度比值R能够发现,随着电压的升高R值显著降低,这意味着在更高的截止电压下NCM622材料内部的过渡金属元素混排也更加严重。
对于循环后的NCM材料而言,由于大多数副反应都发生在颗粒的表面,因此相对于体相的晶体结构变化,NCM颗粒表面晶体结构的变化更加明显,而研究颗粒表面晶体结构的变化正是透射电镜技术的强项。下图为不同截止电压(a.4.2V、b.4.5V和c.4.8V)下循环后的NCM材料的高分辨率透射电镜图案。从下图中能够看到在4.2V下循环100次后材料仍然保持了良好的层状结构,而在4.5V循环后的NCM材料在图b1中紫色曲线所示的区域内,颗粒表层出现了明显的过渡金属元素混排的现象(厚度约为2-3nm),通过快速傅立叶变换显示该区域呈现出岩盐结构,而过渡金属元素混排进入到Li层正是导致形成岩盐结构的关键。继续将充电截止电压到4.8V并没有显著的增加过渡金属元素混排层的厚度(如下图c所示),仍然为2-3nm,但是我们对其体相的分析发现,在NCM颗粒内部存在部分区域在(003)晶面上存在相邻的过渡金属层的错排的现象(如下图c3所示),而这些缺陷位置往往会成为成核中心,继续发展为颗粒裂纹。此外我们在4.8V循环的NCM颗粒表面还发现了一层厚度约为4nm左右的无定形层,这主要是因为高电压下引起电解液氧化分解,在NCM颗粒表面形成一层Li2CO3绝缘层。
下图为新鲜的NCM622材料和分别在4.2V、4.5V和4.8V循环不同次数后材料的循环伏安曲线,图a为新鲜的NCM材料在2.8-4.9V之间的循环伏安曲线,可以看到在3.75V附近的氧化峰主要是Ni2+/3+氧化成Ni4+的反应,在4.71V附近的氧化峰的主要是Li的过度脱出和O2的析出,在第二圈扫描中4.64V氧化峰和4.57V左右的还原峰对应的是Co3+/Co4+反应,并伴随着材料从O3晶系向H1-3晶系转变。从下图b可以看到4.2V循环的NCM622材料在循环100次后,dQ/dV曲线几乎没有发生改变,但是当充电截止电压提高到4.5V以后,第二个氧化峰(Ni3+/Ni4+)则出现了明显的衰降,在4.8V截止电压的电池上我们也观察到了同样的现象,同时4.8V的高电压也导致了不可逆相变,引起可逆容量的持续降低(如下图d的褐色尖头所示)。
Yanli Ruan的工作表明NCM622材料在不同的截止电压下循环会产生不同的衰降模式,4.2V和4.5V下循环NCM622材料晶体结构比较稳定,循环中主要的衰降模式为颗粒表面从层状结构向岩盐结构转变,引起电荷交换阻抗的增加,而4.8V较高截止电压下循环NCM622材料在循环中衰降要明显高于低电压下循环的NCM622材料,研究表明4.8V下循环的NCM622材料不仅颗粒表面的晶体结构发生了从层状向岩盐结构转变的反应,引起界面阻抗的增加,其体相也出现了明显的相变反应,导致可逆容量的降低,并伴随着的应力的积累,导致二次颗粒的破碎,引起活性物时的损失,同时由于电解液在颗粒表面的分解,在颗粒表面产生了一层无定形绝缘层,导致界面阻抗的显著增加。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
据贵州改革消息,4月21日,以“服务和融入国家战略共赢产业发展新未来”为主题的2024中国产业转移发展对接活动(贵州)在贵阳举办。此次活动上,贵州毕节磷煤化工一体化项目签约,金额730亿元。据悉,“贵州毕节磷煤化工一体化项目”拟投资建设年产150万吨磷酸铁和80万吨磷酸铁锂项目,配套建设磷化工
北极星储能网获悉,据湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。公司将于拿到相关审批后,开始为期15个月的项目建设,资金来源为自有及自筹资
4月19日,湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。湖南裕能表示,公司本次对外投资,顺应了全球新能源行业发展趋势,是实施全球化发展战略的
4月22日,惠云钛业公告,拟终止投资建设年产10万吨新能源材料磷酸铁项目,该项目已取得项目备案证、建设用地规划许可证,并已依法取得项目用地的土地使用权。截至目前,该项目已投入资金3031万元。关于终止项目建设的原因,惠云钛业表示,鉴于该项目推进过程中,我国新能源材料市场环境、新能源电池上
当升科技4月19日在互动平台表示,公司已针对电动汽车市场开发出固态电池用关键正极材料,产品已成功导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋锂电等固态电池客户,并实现批量销售。
近年来,贵州新能源动力电池及材料产业规模快速增长,发展动能持续增强,供给能力大幅提升,目前已形成动力电池产能37GWh。磷酸铁锂正极材料产能45万吨、磷酸铁产能93万吨、三元正极材料产能10.8万吨……贵州省工业和信息化厅原材料工业处相关负责人介绍,贵州已引进宁德时代、比亚迪、湖南裕能等头部
北极星储能网获悉,据中宏网新疆消息,4月15日,新疆久辰新材料科技有限公司总投资40亿元年产10万吨磷酸锰铁锂正极材料建设项目在新疆伊犁哈萨克自治州霍城县新材料产业园开工奠基。据了解,项目一期于2024年4月开工建设,计划年底建成2条磷酸锰铁锂生产线并投产;二期计划2025年建成2条磷酸锰铁锂生产
磷酸锰铁锂投资热度不减。近日,电池中国获悉,江苏珩创纳米科技有限公司(以下简称“珩创纳米”)完成A轮超1亿元人民币融资,本轮融资由广发信德领投,黄海金控、创维投资、电科基金、正景资本跟投,此轮融资将用于持续产能扩张。在此之前,珩创纳米曾获得沃衍资本Pre-A轮投资。资料显示,珩创纳米成立
中伟股份近日在投资者互动平台表示,公司首期年产8000吨钠电项目已于2023年正式投料投产,实现镍系、钴系、磷系、钠系四大材料体系全覆盖,可为市场不同需求客户提供多元化的产品及技术服务方案,有力保障公司”技术多元化“的战略实施。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
距离宣布将斥资35亿元投建年产8.9GWh储能锂电池项目过去整整一年时间,黑芝麻日前表示将“暂缓”该项目建设。有业内人士道出其中原委:其跨界储能之路并不顺畅。对此,黑芝麻解释称“2023年下半年起,新能源电池市场形势发生重大变化”,公司“不敢冒进推进,暂缓项目建设,等待最佳实施机会”。这与一
北极星电池网获悉,来自木垒县融媒体中心的消息显示,4月23日,新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州木垒县2024年第二批重点项目集中开工。据悉,此次集中开工14个重点项目,总投资29亿元。其中年产2GWh锂电池项目开工。据了解,该项目由新疆宁迪新能源科技有限公司投建,总投资4.99亿元,项目建成后预计年
北极星电池网获悉,据滁州市人民政府发布消息,4月24日上午,星恒电源(滁州)年产4GWh锂离子电池项目开工仪式在中新苏滁高新区举行。据悉,该项目总投资18.3亿元,将于今年9月完成厂房建设,12月竣工投产,建成投产后可实现年产值约23.4亿元。
动力电池出货量同比增长19%三元动力电池市场占比超30%高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2024Q1中国锂电池出货量200GWh,同比增长18%。其中动力、储能电池出货量分别为149GWh、40GWh,同比分别增长19%、14%。分技术路线看,2024Q1动力三元电池出货量47GWh,在动力电池中占比32%,较2023年提
4月23日,木垒县2024年第二批重点项目集中开工。据了解,本次集中开工的项目中,包含两个新能源项目,分别是泰胜风能年产10万吨级风电塔筒项目和新疆宁迪新能源科技有限公司动力锂电池项目。其中,动力锂电池项目总投资4.99亿元,项目建成后预计年产值为10亿元,可年产2GWH动力储能电池,新增就业岗位2
北极星储能网讯,据厦门海关统计,截至今年3月底,福建省锂电池累计出口3002亿元,其中一季度出口250.59亿元,占全国同期锂电池出口总值的26.74%,居全国首位。对拉美、中东国家等新兴市场出口保持强劲增长态势,10年来平均增速分别为521.64%、50.10%。
近日,安徽理士年处理5万吨废旧锂电池综合利用项目开工,该项目位于濉溪经济开发区,总投资15亿元,固定资产投资13.3亿元,由安徽理士电源技术有限公司投资建设,总建筑面积30万平方米,新建年处理5万吨废旧锂电池清洁回收综合利用生产线。
北极星储能网讯,4月23日,中钠储能甘肃基地落成投产仪式在正宁县举行。据了解,中钠储能甘肃基地项目由昆山金鑫新能源科技股份有限公司投资建设,总投资约10亿元,于2023年3月开工建设。一期计划建成年产3GWh储能生产线和年产1GWh锂电池生产线,二期计划建成2.2GWh石墨烯钠离子电芯生产线。
4月23日,中关村储能产业技术联盟发布2024年3月储能电池产能统计。锂离子电池制造投资降温根据CNESA全球储能数据库的不完全统计,2024年3月,全国共有26家企业公开了电池项目规划,总产能超过233.53GWh(含计划/签约/开工/投产等),投资额超过987.16亿元,环比下降4.68%。储能电池总产能达到92.98GWh
北极星储能网讯,4月24日,德赛电池发布2024年一季度报告。根据报告显示,德赛电池一季度营业收入为4094687499.12元(约为40.9亿),同比降低-4.52%。
北极星储能网讯,4月24日,天齐锂业发布2024年第一季度业绩预告,预计的经营业绩:预计净利润为负值。根据预告显示,天齐锂业报告期业绩变动的主要原因:1、受锂产品市场波动的影响,公司锂产品销售价格较上年同期大幅下降,锂产品毛利大幅下降;2、截至本业绩预告公告日,公司重要的联营公司SociedadQ
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!