Datos que debe saber sobre la batería de litio

1. Introducción

Una batería de iones de litio o batería de iones de litio es una nueva generación de baterías recargables ecológicas y de alta energía con excelente rendimiento, que se ha convertido en una de las tecnologías de vanguardia.

Características de la batería de iones de litio:

--alto voltaje

--alta capacidad

--baja tasa de consumo

--sin efecto memoria

--sin contaminación

--pequeño volumen

--pequeña resistencia interna

--menos sucesos de autodescarga

--buen rendimiento en bicicleta

Batería cilíndrica, dura y blanda.

2. Aplicación de materiales para baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio se han utilizado en muchos campos civiles y militares, como campos de comunicación como teléfonos móviles, campos de consumo como computadoras portátiles, cámaras de video y cámaras digitales, así como en campos de transporte como vehículos eléctricos de pequeño tamaño.

3. Materiales comunes para baterías de iones de litio

(1) Estructura de capas:

A.NCM, NCA (material de batería ternaria)

---Según el porcentaje de contenido de níquel, existen materiales ternarios 111, 422, 523 y 611, que son materiales ternarios de litio con contenido medio y bajo en níquel, así como materiales ternarios con alto contenido de níquel 622 y 811.

B. óxidos de litio y cobalto (LiCoO2)

---La temperatura de calcinación de los óxidos de litio y cobalto es superior a la del NCA. La eficiencia inicial de carga-descarga de LiCoO2 es del 90%.

C. Óxidos de litio y manganeso (LiMnO2)

(2) Estructura de espinela

LiMn2O4

(3) polianión

fosfato de hierro y litio (LiFePO4)

4. ¿Lanzar una moneda o basarse en hechos sólidos al elegir carbonato de litio e hidrato de litio como fuente de litio para la batería de cátodo ternario?

En realidad, la mayoría de las fábricas en China eligen carbonato de litio como materia prima para producir materiales de cátodos ternarios. El porcentaje de litio en el carbonato de litio es más estable que el del hidrato de litio. Además, la resistencia a la corrosión del carbonato de litio es superior a la del hidrato de litio.

Para el ternario 111, 523, que contiene un porcentaje relativamente bajo de níquel, es preferible el carbonato de litio, mientras que para el ternario 6,811, que contiene un porcentaje relativamente alto de níquel, el hidrato de litio es una mejor opción.

--El punto de fusión del carbonato de litio es de 720 grados y el del hidrato de litio es de 471 grados.

Durante el proceso de calcinación, el hidrato de litio fundido se mezclará con las materias primas metálicas de manera más uniforme y adecuada para reducir los restos de litio en la superficie y mejorar la capacidad específica de los materiales ternarios. Además, el hidrato de litio con una temperatura de calcinación relativamente baja reducirá la posibilidad de que se mezclen cationes y mejorará la estabilidad del ciclo.

Por el contrario, la temperatura de calcinación del carbonato de litio debe alcanzar los 900 grados antes de que el compuesto se estabilice. Los materiales ternarios de baterías de litio con un alto porcentaje de níquel no se pueden cocer a temperaturas demasiado altas, de lo contrario su velocidad de carga y descarga se verá afectada negativamente. La temperatura de calcinación de NCM 811, por ejemplo, debe controlarse por debajo de 800 grados, mientras que la de NCM 90505 debe controlarse por debajo de 740 grados.

--Las temperaturas de fusión y descomposición del hidrato de litio son más bajas que las del carbonato de litio.

--El precio del hidrato de litio es más alto y es por eso que el alto costo del material del cátodo ternario de níquel es mayor.

5. Proceso de fabricación

Aquí se enumera el procedimiento para producir polvo ternario con contenido medio y bajo de níquel y polvo ternario con alto contenido de níquel.

Polvo ternario de níquel medio y bajo	alimenta	Polvo ternario con alto contenido de níquel	alimenta
	mezclar los alimentos y llenar el sagger		mezclar los alimentos y llenar el sagger
atmósfera de aire	Calcinación por primera vez	atmósfera de oxígeno	Calcinación por primera vez
	Molienda áspera y refinada		Molienda áspera y refinada
	cribado		cribado
agente de recubrimiento	revestimiento	Este proceso es necesario debido al alto nivel de PH y a los iones de litio libres. En el proceso de homogeneización, NCM 811 se solidificará fácilmente debido al alto contenido de óxido alcalino superficial que absorbe agua. El óxido alcalino en la superficie influirá en el rendimiento electroquímico al aumentar la pérdida de capacidad irreversible y el deterioro del rendimiento de la circulación. Además, la descomposición del Li2CO3 en la superficie a alta presión es una de las principales causas de las flatulencias de las baterías, lo que conlleva posibles riesgos para la seguridad.	limpieza
	llenando el sagger		deshidración
atmósfera de aire	calcinando por segunda vez		desecación
	cribado	agente de recubrimiento	revestimiento
	desfibrar		llenando el sagger
	embalaje mixto por lotes	atmósfera de oxígeno	calcinando por segunda vez
	producto terminado		cribado
			desfibrar
			embalaje mixto por lotes
			producto terminado

6. El proceso de calcinación

--Algunos conocimientos técnicos

Dentro del horno, varía en las filas y número de cámaras. Algunos tendrán 2, 4 o incluso 6 filas con 1, 2 o 3 capas. Sugerimos dos filas con 2-3 capas dependiendo del tamaño de su horno. Para cada sagger, trate de no llenar demasiado polvo, aproximadamente 3-5 kg es lo adecuado. Para cada fábrica, la temperatura de calcinación y la resistencia también varían, así como sus tiempos de calcinación. Algunos solo se sinterizarán una vez, por lo que lo harán 2 o incluso 3 veces.

--¿Qué muebles para horno elegir?

(1)Tamaño.

Los tamaños habituales de los saggers son: 320 mm X 320 mm X 60 mm, 320 mm X 320 mm X 65 mm, 320 mm X 320 mm X 70 mm, 320 mm X 320 mm X 75 mm, 320 mm X 320 mm X 85 mm, 320 mm X 320 mm X 100 mm.

(2) Formas.

Hay hundimientos abiertos con huecos, hundimientos cerrados con zapatas y hundimientos cerrados. Cuando comparamos los tres hundimientos, descubrimos que cuando se apilan, el hundimiento con bases tiene el espacio más grande, por lo que es más eficiente cuando se apilan juntos, mientras que el hundimiento cerrado no se puede usar para esta ocasión.

     

(3) Materiales

Cuando la gente calcina materiales de cátodos ternarios, la fractura y la erosión química son dos indicaciones de que es necesario cambiar los hundimientos. Un hundimiento con un mayor porcentaje de aluminio presenta una mayor inercia química y un menor porcentaje de incrustaciones y escoria. El corindón, la mullita y el alúmina son resistentes a la erosión alcalina, pero cuanto mayor es el contenido de alúmina, más frágil es el hundimiento contra el choque térmico. Además, será más costoso.

(4) Estabilidad en bicicleta que debes conocer

En la línea de producción, las fábricas suelen utilizar cordierita y mullita con un contenido de alúmina del 40-60 %. Nuestra empresa produce muebles para hornos primarios y secundarios y hemos suministrado hornos abiertos y con zapatas demullita de corindónymullita cordieritapara nuestros clientes y los tiempos de ciclo pueden ser hasta 15 veces, pero cuando se usa después de 4 veces, comienza a escalar ligeramente.

---Temperatura de calcinación

El tiempo de calcinación no tendrá demasiada influencia en la capacidad, SSA, densidad aparente y valor de PH de los materiales, pero ejercerá un gran efecto sobre los restos de litio en la superficie, así como sobre el monocristal de los productos.

Muestras de prueba	Tiempo de calcinación (h)	Capacidad (mA·h·g-1)	TD(g·cm-3)	SSA(m2·g)	Carbonato de litio en la superficie (%)	pH
523-1	9	156.5	2.48	0.32	0.96	11.75
523-2	11	156.2	2.43	0.31	0.61	11.71
523-3	14	156.3	2.44	0.29	0.31	11.69

--El flujo de aire es fundamental

Como se indica en el cuadro, podemos concluir que los gases de escape después de la reacción son más que el oxígeno que necesitan, por lo que las personas deben asegurarse de ventilar oportunamente los gases de escape y al mismo tiempo garantizar un suministro suficiente de oxígeno. De lo contrario, la velocidad de reacción disminuirá, sofocará la formación y el crecimiento de granos, provocará una reacción química inadecuada y, finalmente, dará como resultado un rendimiento deficiente de los productos.

La fuente del litio	CO2(L)	vapor (litros)	O2(L)	Salida de aire (L)
carbonato de litio	116.5	233	58	278
Hidrato de litio		582	58	278

El volumen de O2 y de escape involucrado al calcinar 1 kg de NCM 523

--Conclusión

En la industria de producción de materiales catódicos ternarios, hay dos aspectos que vale la pena mencionar considerando el proceso y el equipo de calcinación. Una es que, dado que existen tantas variantes que afectan el proceso de calcinación, la calidad y el rendimiento de los materiales del cátodo varían para cada lote de productos; En segundo lugar, debido a los diversos tamaños y diseños de los equipos del horno y al proceso de calcinación, el rendimiento del material del cátodo y del ánodo varía en SSA, tamaño granular, así como en las formas y tamaños del monocristal y la textura del cristal. Por lo tanto, hay que elegir el combador adecuado teniendo en cuenta el horno, las materias primas y llevar un buen control de la temperatura de calcinación.

Se adopta el método de calcinación en fase sólida a alta temperatura para sintetizar materiales ternarios con alto contenido de níquel. La banda de energía de Ni3+ y Ni4+ se superpone con la del O, por lo que al descargar litio, el O podría descargarse de la red y la mezcla de Ni2+/Li+ da como resultado una estructura inestable; el producto es muy sensible a la humedad y al CO2, con un nivel base elevado; es más crítico para la estabilidad, el rendimiento de seguridad, el almacenamiento y el procesamiento, por lo que la calcinación debe realizarse en una atmósfera de oxígeno.

Nota especial: toda la información (contenido, imágenes y gráficos) que escribo aquí es lo que aprendí de la transmisión en vivo de un científico chino, cuyo Douyin es 275511859. Me gustaría agradecerle por compartirlo.