如何提高電池能量密度？且看NCA正極材料-電源管理-電子元件技術網

你的位置：首頁 > 電源管理 > 正文

如何提高電池能量密度？且看NCA正極材料

發布時間：2016-07-04 責任編輯：susan

【導讀】隨著新型正負極材料的采用，18650型電池的容量先後增加到了3.4Ah和4.0Ah，體積能量密度則分別提高到了730和800Wh/L。因此率先進行產品性能提升和下一代產品技術積累的公司，將有望在未來市場競爭中取得技術優勢。

如何提高提高能量密度

目前提高鋰離子電池能量密度的途徑有以下幾種：

1.減薄殼體，集流體，隔膜，增加電極壓實密度，減少粘結劑和導電劑使用量，提高活性物質在電極中的含量；

但是相應的會帶來一些風險：bodeketihuishidianchianquanxingjiangdi，jiliutishidianjirongyifashengduanlie，bodegemodaozhideanquanxingdejiangdideng，zengjiadianjiyashimiduzekenengdaozhixiyelvjiangdijijipianbiancuideng。

2.將高容量低壓實的材料與高壓實的材料混合形成複合材料體係，提高複合材料體係的壓實密度。

3.選擇具有高比容量的正負極材料或是高電壓平台的正極材料。

如用高Ni的NCM或NCA材料取代常規NCM材料，用LMFP材料代替LFP

高比容量正負極材料及高電壓正極材料

4.之前文章提到的高容量的SiC負極(戳此查看)，今天主要聊聊NCA材料

目前LiNi0.8Co0.15Al0.05O2.已經產業化，容量為190mAh/g左右，500次循環保持率在90%以上。

NCA生產合成工藝

a.製備Ni1-xCox(OH)2，表麵包覆Al(OH)3，最後與Li鹽混合燒結製備NCA；

b.直接采用Ni/Co/Al鹽共沉澱製備Ni1-x-yCoxAly(OH)2，然後與Li鹽混合燒結製備NCA；

c.製備Ni1-xCox(OH)2，然後與Al(OH)3，Li鹽一起混合燒結製備NCA。

a和c方案Al元素分布不均勻，表層Al含量偏高，形成惰性層，降低最終產品容量，工藝複雜，成本高。

b方案Al元素可以均勻分布，產品性能更加優異，流程簡單、成本低，但前驅體的製備技術難度更大。

目前Tesla電池的正極材料供應商日本住友已完成了Ni含量在85%～88%的新組分NCA的開發，較常規的Ni含量為80%～85%的NCA材料，其能量密度又提升了5%。

韓國主要采用的是Ni1-xCox(OH)2工藝路線，在火法階段將Al源和鋰源一起混合燒結製備NCA正極材料。

NCA存在的問題

1.合成困難

NCA中的Ni為+3價，合成的前軀體原料為+2價，Ni2+氧化成為Ni3+,Ni3+很不穩定，高溫合成升高溫度可以提高Ni2+氧化成為Ni3+的轉化率，但由於Ni3+很不穩定，溫度太高又導致Ni3+的分解。

2.合成成本高

對於普通三元材料，生產過程中隻需要空氣氣氛，而NCA需要純氧氣氣氛，純氧的成本較高，且對製造氧氣生產供應設備要求極高。

3.吸水性強

Ni3+很不穩定，在有H2O存在下，

LiNiCoAlO2+H2O→NiO+LiOH+O2

LiOH+CO2→Li2CO3

Li2CO3+HF→LiF+CO2

由於存在以上反應，導致NCA表麵堿性很高，在配料塗布極易出現果凍狀。

因此產線需要在10%左右濕度下生產和存儲。

4.電池安全性

高Ni體係滿電狀態下的熱穩定性差，導致電池的安全性下降，需配合電芯體係(如高安全性隔膜，采用18650等圓柱體係)、BMS等進行配套優化設計。

上一篇：DIY一個新模塊讓你擴大測量範圍

下一篇：如何為有源天線陣係統選擇高效節能的窄帶接收機

特別推薦

技術文章更多>>

技術白皮書下載更多>>

熱門搜索

如何提高電池能量密度？且看NCA正極材料

友情鏈接(QQ：317243736)