Faits que vous devez savoir sur la batterie au lithium

1. Présentation

Une batterie Lithium-ion ou batterie Li-ion est une nouvelle génération de batterie rechargeable verte et à haute énergie avec d'excellentes performances, devenue une technologie de pointe.

Caractéristiques de la batterie lithium-ion :

--haute tension

--haute capacité

--faible taux de consommation

--aucun effet mémoire

--pas de pollution

--petit volume

--petite résistance interne

--moins de phénomènes d'autodécharge

--bonnes performances cyclistes

batterie cylindrique, sous emballage rigide et sous emballage souple

2. Application des matériaux de batterie lithium-ion

Les batteries lithium-ion ont été utilisées dans de nombreux domaines civils et militaires, tels que les domaines de communication comme les téléphones portables, les domaines de consommation comme les ordinateurs portables, les caméras vidéo et les appareils photo numériques, ainsi que dans les domaines des déplacements domicile-travail comme les véhicules électriques de petite taille.

3. Matériaux courants pour les batteries lithium-ion

(1)Structure des couches :

A.NCM, NCA (matériau de batterie ternaire)

---En fonction du pourcentage de teneur en nickel, il existe des matériaux ternaires 111, 422, 523 et 611, qui sont des matériaux au lithium ternaires à teneur moyenne et faible en nickel, ainsi que des matériaux ternaires à haute teneur en nickel 622 et 811.

B. oxydes de lithium et de cobalt (LiCoO2)

---La température de calcination des oxydes de lithium et de cobalt est supérieure à celle du NCA. L'efficacité initiale de charge-décharge du LiCoO2 est de 90 %.

C. Oxydes de lithium et de manganèse (LiMnO2)

(2) Structure spinelle

LiMn2O4

(3) Polyanion

phosphate de fer et de lithium (LiFePO4)

4. Tirer à pile ou face ou sur la base de faits solides pour choisir le carbonate de lithium et l'hydrate de lithium comme source de lithium pour la batterie à cathode ternaire ?

En réalité, la plupart des usines chinoises choisissent le carbonate de lithium comme matière première pour produire des matériaux cathodiques ternaires. Le pourcentage de lithium dans le carbonate de lithium est plus stable que celui de l'hydrate de lithium. De plus, la résistance à la corrosion du carbonate de lithium est supérieure à celle de l’hydrate de lithium.

Pour le ternaire 111, 523 qui contient un pourcentage relativement faible de nickel, le carbonate de lithium est préférable tandis que pour le ternaire 6,811, qui contient un pourcentage relativement élevé de nickel, l'hydrate de lithium est un meilleur choix.

--Le point de fusion du carbonate de lithium est de 720 degrés et celui de l'hydrate de lithium de 471 degrés.

Au cours du processus de calcination, l'hydrate de lithium fondu se mélangera aux matières métalliques premières de manière plus uniforme et plus adéquate afin de réduire les restes de lithium à la surface et d'améliorer la capacité spécifique des matériaux ternaires. De plus, l'hydrate de lithium avec une température de calcination relativement basse réduira les risques de mélange de cations et améliorera la stabilité du cyclage.

En revanche, la température de calcination du carbonate de lithium doit atteindre 900 degrés avant que le composite ne se stabilise. Les matériaux de batterie au lithium ternaire avec un pourcentage élevé de nickel ne peuvent pas être cuits à une température trop élevée, sinon son taux de charge et de décharge sera affecté négativement. La température de calcination du NCM 811, par exemple, doit être contrôlée en dessous de 800 degrés, tandis que celle du NCM 90505 doit être contrôlée en dessous de 740 degrés.

--Les températures de fusion et de décomposition de l'hydrate de lithium sont inférieures à celles du carbonate de lithium.

--Le prix de l'hydrate de lithium est plus élevé et c'est pourquoi le coût élevé du matériau de la cathode ternaire en nickel est plus élevé.

5. Processus de fabrication

Voici la procédure de production de poudre ternaire à teneur moyenne et faible en nickel et de poudre ternaire à haute teneur en nickel.

Poudre ternaire de nickel moyenne et faible	se nourrit	Poudre ternaire à haute teneur en nickel	se nourrit
	mélanger les aliments et remplir le sagger		mélanger les aliments et remplir le sagger
atmosphère aérienne	Première calcination	atmosphère d'oxygène	Première calcination
	Broyage grossier et raffiné		Broyage grossier et raffiné
	dépistage		dépistage
agent de revêtement	revêtement	Ce processus est nécessaire en raison du niveau de PH élevé et des ions lithium libres. Dans le processus d'homogénéisation, le NCM 811 se solidifiera facilement en raison de la teneur élevée en oxyde alcalin de surface qui absorbe l'eau. L'oxyde alcalin sur la surface influencera les performances électrochimiques en augmentant la perte de capacité irréversible et la détérioration des performances de circulation. De plus, la décomposition du Li2CO3 en surface sous haute pression est l’une des principales causes de flatulences des batteries, entraînant ainsi des risques potentiels pour la sécurité.	nettoyage
	remplir le sagger		déshydratation
atmosphère aérienne	deuxième calcination		dessiccation
	dépistage	agent de revêtement	revêtement
	déferrage		remplir le sagger
	emballage mixte par lots	atmosphère d'oxygène	deuxième calcination
	produit fini		dépistage
			déferrage
			emballage mixte par lots
			produit fini

6. Le processus de calcination

--Quelques savoir-faire

À l’intérieur du four, les rangées et le nombre de saggers varient. Certains auront 2, 4, voire 6 rangs avec 1, 2 ou 3 couches. Nous avons suggéré deux rangées avec 2-3 couches en fonction de la taille de votre four. Pour chaque sagger, essayez de ne pas remplir trop de poudre, environ 3-5 kg sont appropriés. Pour chaque usine, la température et l'endurance de calcination varient également, ainsi que les temps de calcination. Certains ne fritteront qu’une seule fois, donc 2 voire 3 fois.

--Quels meubles de four choisirez-vous ?

(1)Taille.

Les tailles habituelles pour les saggers sont : 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) Formes.

Il existe des saggers ouverts avec des interstices, des saggers fermés avec des semelles et des saggers fermés. Lorsque nous comparons les trois saggers, nous constatons que lors de l'empilement, le sagger avec semelles présente le plus grand écart, donc le plus efficace lorsqu'il est empilé ensemble, tandis que le sagger fermé ne peut pas être utilisé à cette occasion.

     

(3) Matériaux

Lorsque les gens calcinent des matériaux de cathode ternaire, la fracture et l'érosion chimique sont les deux indications qui nécessitent de changer les saggers. Un sagger avec un pourcentage plus élevé d'aluminium présente une plus grande inertie chimique et un pourcentage plus faible de tartre et de scorification. Le sagger de mullite de corindon et le sagger d'alumine sont résistants à l'érosion alcaline, mais plus la teneur en alumine est élevée, plus le sagger est fragile contre les chocs thermiques. De plus, cela coûtera plus cher.

(4) Stabilité cycliste que vous devez connaître

Sur la chaîne de production, les usines utilisent généralement du sagger de mullite de cordiérite avec une teneur en alumine de 40-60 %. Notre société produit des meubles de four primaires et secondaires et nous avons fourni des saggers ouverts et des saggers avec des semelles decorindon mulliteetmullite de cordiéritepour nos clients et les temps de cyclisme peuvent aller jusqu'à 15 fois, mais lorsqu'il est utilisé après 4 fois, il commence à évoluer légèrement.

---Température de calcination

Le temps de calcination n'aura pas trop d'influence sur la capacité, le SSA, la densité après tassement et la valeur du PH des matériaux, mais il exercera un grand effet sur les restes de lithium à la surface ainsi que sur les monocristaux des produits.

Échantillons de test	Temps de calcination (h)	Capacité(mA•h•g-1)	TD(g•cm-3)	SSA(m2•g)	Carbonate de Lithium en surface (%)	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

--La circulation de l'air est essentielle

Comme le montre le graphique, nous pouvons conclure que les gaz d'échappement après la réaction sont supérieurs à l'oxygène dont ils ont besoin, les gens doivent donc s'assurer de la ventilation en temps opportun des gaz d'échappement tout en assurant un approvisionnement suffisant en oxygène. Sinon, la vitesse de réaction ralentira, étouffera la formation et la croissance des grains, conduira à une réaction chimique inadéquate et aboutira finalement à de mauvaises performances des produits.

La source du lithium	CO2(L)	Vapeur (L)	O2(L)	Sortie d'air (L)
Carbonate de lithium	116.5	233	58	278
Lithium hydraté		582	58	278

L'O2 et le volume d'échappement impliqués lors de la calcination de 1 kg de NCM 523

--Conclusion

Dans l’industrie de production de matériaux cathodiques ternaires, deux aspects méritent d’être mentionnés en ce qui concerne le processus et l’équipement de calcination. La première est que, étant donné qu'il existe de nombreuses variantes affectant le processus de calcination, la qualité et les performances des matériaux cathodiques varient pour chaque lot de produits ; Deuxièmement, en raison de la taille et de la conception différentes de l'équipement du four et du processus de calcination, les performances du matériau de cathode et d'anode varient en termes de SSA, de taille granulaire, ainsi que de formes et de tailles de monocristal et de texture cristalline. Par conséquent, vous devez choisir le sagger approprié en tenant compte du four, des matières premières et bien contrôler la température de calcination.

La méthode de calcination en phase solide à haute température est adoptée pour synthétiser des matériaux ternaires à haute teneur en nickel. La bande d'énergie de Ni3+ et Ni4+ chevauche celle de O, donc lors de la décharge de lithium, O peut se décharger du réseau et le mélange Ni2+/ Li+ entraîne une structure instable ; le produit est très sensible à l'humidité et au CO2, avec un niveau de base élevé ; il est plus critique pour la stabilité, les performances de sécurité, le stockage et le traitement, la calcination doit donc se faire dans une atmosphère d'oxygène.

Note spéciale : toutes les informations (contenu, images et graphiques) que j'écris ici sont ce que j'ai appris du partage en direct d'un scientifique chinois, dont Douyin est le 275511859. J'aimerais le remercier pour son partage.