三元材料改性方法?
用金属氧化物(Al2O3,TiO2,ZnO,ZrO2等)修饰三元材料表面,使材料与电解液机械分开,减少材料与电解液副反应,抑制金属离子的溶解,ZrO2、TiO2和Al2O3氧化物的包覆能阻止充放电过程中阻抗变大,提高材料的循环性能,其中 ZrO2的包覆引发材料表面阻抗增大幅度最小,Al2O3的包覆不会降低初始放电容量。
如何提高三元材料的安全性?
三元电池特别是111体系以上的三元电池安全性一直困扰着业界,从去年年初开始的动力电池路线选择压制三元电池,以及年末对三元电池的解禁。这些都和今后动力电池使用哪个材料体系更加安全息息相关。
而且随着NCM能量密度的不断提高,材料的热稳定性会越来越差。下图表述的是随着Ni含量的升高材料的分解温度逐渐下降。
如何提高三元材料的安全性?简单说几点比较重要的。首先从三元材料本身来讲:
①、进行陶瓷氧化铝的包覆,Al2O3通过形成Al-O-F 和Al-F 层可以消耗电池体系中的HF,充电电压可以提高到 4.5V;
②、控制Ni的含量在合理的范围(811当然比622更不稳定);
③、进行参杂其他金属元素(Al ,Mg ,Ti,Zr)这些适当的参杂包覆可以提高材料的结构稳定性,热稳定性以及循环的稳定性等。
其次,在和电池体系中其他材料的配合上也要下功夫研究:
①、电解液中加入高沸点和闪点的阻燃添加剂,常见的有有机磷,氟代磷酸酯系列;
②、陶瓷隔离膜的选择,提高隔膜基材和涂层的厚度,使用新型的耐高温 收缩率低的无纺布材料等。
此外,常见的还有不同正极材料的混合使用,达到优势互补的效果,比如三元混合锰酸锂改善电池的安全性。个人认为,国内短期内可以规模化应用的三元材料为622体系,更高的体系甚至NCA用到动力电池体系以国内现有的技术水平很难驾驭。
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