鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2023年01月10日
鋰電池鎳含量再提高!電解液有新要求
據韓媒ETNews援引業內報道稱,LG化學計劃在未來一年向TSLA供應其超高鎳NCMA電池,后者正極材料中的鎳含量已提高到90%,而鈷含量已降低至5%以下,一次充電可以供應至少600公里的續航里程,高于目前市面上常見的500公里。可見,鋰電池高鎳趨勢明顯,但隨著鎳含量的提升,材料的堿性就會變強,同時材料的熱穩定性也會降低。這就對電池工藝和環境要求變高,鋰電池用到的電解液相關匹配性要求也要提升。
今年的新能源電動汽車市場產銷兩旺,帶動整個新能源電動汽車產業鏈景氣度提升,和此同時,提高新能源續航能力、降低成本而減少對鈷的使用量,成為各車企技術研發的方向。新增能量密度比、提高電壓、提高鎳的使用量而降低鈷的使用量等技術手段,是解決前述問題的方向。
據韓媒ETNews援引業內報道稱,LG化學計劃在未來一年向TSLA供應其超高鎳NCMA電池,后者正極材料中的鎳含量已提高到90%,而鈷含量已降低至5%以下,一次充電可以供應至少600公里的續航里程,高于目前市面上常見的500公里。
目前,鋰電池的三元材料高鎳化趨勢愈發明顯,主流電池廠商像CATL、LG化學、SKI等均于近兩年布局高鎳三元NCM811生產線。
但鎳含量的大幅提升也改變了電池材料的特性,相應的也就對電池工藝、材料、環境等有了新的要求。
鎳含量提高,電池材料會發生什么變化?
隨著鎳含量的不斷提升,材料的堿性就會跟隨變強,同時材料的熱穩定性出現降低,這就會導致電池材料的結構穩定性變差,并且鋰電池在充電的狀態下,高鎳含量具有更強的氧化性,高鎳帶來的變化就對用于鋰電池的材料有了新要求,要求有更高的匹配性。
高電壓趨勢,同樣對電池材料有了新要求
為解決新能源電動汽車續航里程低的問題,在體積不變的情況下,提高電池的能量密度比是當前的重要技術手段,而通過提升電壓是提高能量密度的方法之一。
而單個鋰電池的電壓已由原來的4.2V逐步過渡到4.35V、4.4V、4.5V甚至5V,而且電動汽車的電壓平臺由400V新增至800V,這樣做,即追求了電動汽車的高性能,也縮短了充電的時間,同性能和同等電量的條件下,電池的體積也相對變小,而且減少了汽車整體布線的空間和重量,和此同時,電動汽車的工作功率能新增更多。
高電壓帶來的好處很多,但對電池材料就有了更高的要求,常規的電解液體系難以匹配高電壓正極,在4.5V以上的電壓環境中,常規電解液容易發生分解。
哪種材料匹配性更高?
LiFSI(雙氟磺酰亞胺鋰)是目前匹配性最高的材料,和LiPF6(六氟磷酸鋰)相比,LiFSI具有較好的熱穩定性、電化學穩定性、更高的電導率。LiFSI可以提高電解液的的電導率、高低溫性能、耐水解性等,并且能抑制氣脹,能明顯改善電池的性能,和高鎳化、高電壓化的電池更匹配。
LiFSI最開始是利用其更好的高溫、高導電率等性能去替代LiPF6,但由于成本高、對鋁箔有一定的腐蝕性,在過去沒有大規模形成替代。但在最近幾年,LiFSI以鋰鹽添加劑的形式在部分高端電解液產品中使用,以改善電池低溫性能和熱穩定性能。
新能源電動汽車對電池的要求高壓、高鎳趨勢明顯,對電池材料的匹配性提出高要求,LiFSI的化學性能優異,在需求的驅動下,LiFSI添加量有望持續上升。