华友钴业高炯信:高镍正极材料适用于任何大小的电动电池
能见APP讯:9月28日—29日,第六届新能源汽车、动力电池及其关键材料技术峰会在国家级衢州开发区(国家高新区)召开。会上,华友钴业新材料研究所所长、首席专家高炯信做了主题为“高镍层状结构正极材料的制造技术及特性”的演讲。他表示,高镍正极材料能量密度高,从小型到大型电池都可以适用。
以下为发言全文:
大家好我是华友鈷业新能源的高炯信。因为我不会中文,所以下面就用韩文标识了,如果给大家造成不便请大家谅解。因为时间比较紧急,所以我这个得快点结束掉。今天我的报告主题是高镍层制作技术以及它的特性。
我的目录只要是以高镍正极材料以及华友鈷业产品介绍为主要内容。
首先是一个高镍正极材料的定义。一般行业中认为普通的高镍正极材料的镍含量在60%以上。那比如说一些有代表性的高镍正级材料。因为构造大家都比较清楚,所以我这部分省略了。关于高镍正极材料的特征,因为镍含量很高,所以可以实现高容量。但是,因为和电解液反应增大,所以稳定性和电池性逐渐递减,因此根据这个问题我们需要控制界面反映使它的构造稳定化。
接下来是一个正极材料的比较。
高镍正极材料主要分为NCA和NCM。主要是这个单位能量密度的成本比例是非常低的。因为电池设计和生产技术发展将高镍正极材料运用中大型是可行的,这个商业环境分析应该大家很清楚。因为中大型NCM的市场需求平均增长26%,所以预计2018NCM市场需求超过LCO。这个也是一样,就是预计NCM,LCO正极材料会得到相应的增加。
接下来我要介绍一下高镍正极材料的退化反映。这个关于高镍正极材料反映非常大的一个问题,首先充放电过程当中会形成SEI膜会导致锂盐的缺失。
那如果锂盐缺失的话会导致锂离子和二价锂离子位置互换,这样的结晶就产生了变化。结果就是内阻增加,及循环性衰弱。因为这些原因我们要求做出更大的努力。接下来针对高镍正极材料一般工艺做出以下解释,将正极材料和锂盐进行烧解。现在就是通过降烧解之后,得到了一个未经处理的NCM。但是他们还需要一个需要解决的问题,因为它需要处理就是洗涤残余锂水洗涤。同时平面需要一个包覆。只有这样子才能做出好的高镍正极材料。因为大家对这个前驱体的生产工艺很了解,所以我这部分省略了。
接下来是高镍正极材料的开发计发展方向。
事实上这个正极材料的性能大部分是由于前躯体是调控参数决定的。所以前躯体这个技术非常重要。但是正极材料的制备阶段也非常的重要。
首先我要说一下这个电池特性受NCM组成设计影响的方面。因为镍的浓度越高,电池的能量密度也就越高。但是相应的镍的浓度升高,电池寿命也随着升高而降低。所以我觉得如果我们要用高镍NCM制作电池的话,寿命下降这个问题需要解决它。这个应该是在座各位需要努力的方向。
接下来受粒度大小及气孔大小的影响。
因为电动车型号非常多,所以我们需要多种的正极材料、密度也不一样。所以根据这些不同我们要制作不同的正极材料。
我们把粒子做大用于高能量。然后粒子又小,气孔又大的话是用于中高(音)的产品。然后正极材料的形貌其实是受到这个前躯体貌的影响,所以我们判断前躯体制备过程非常的重要。接下来是受一次粒子形貌定向生长性影响。因为它这样一个结构,所以这个锂离子充放电移动是A轴移动方向。现在大家看到是一个前躯体的平面。有这样的一个形貌。对不对?这个是和锂盐混合的状态,我们取一个,截一个面的话,我们可以看到是从中心向四周定向生长。做这种其中技术的一种。那如果我们用这个相同的制造技术来制造正极材料的话。我们也是从中间向四周锂离子延展的方向,也是A轴的方向。因为它是延着A轴方向移动的。所以我们可以说前躯体一次粒子形貌及定向生长性影响正极供应性的上升。接下来受DOPING影响。这个黑色部分是没有参杂的正极材料,而红色的是已经参杂的正极材料。不管是52362还是811只要参杂这个使用寿命都得到了提升。因为它这参杂元素不一样,会得到一次粒子大小发生了变化。接下来是811,811是受到不同氧化素元素参杂的变化。参杂这样变化过程当中,一次粒子大小也发生了变化。通过参杂元素方式,提升了稳定性,同时延长了使用寿命。下一个浓度梯度型正极材料特性。首先它的四这个浓度梯度,同时确保此消彼涨关系的容量和热稳定性。刚刚也说过如果杆状一次性例子可使可逆效率和功率特性及结构稳定性得到提升。在这个中心部分提高面的浓度。在表面的部分,锰的溶度提升。这样的话可以同时确保容量和稳定性。在这个从中心到表面的,我们这样使它进行浓度梯度的变化。
这样的话可以形成一个杆状型号的一次粒子。
接下是来用电子探针微量分析仪分析的浓度梯度的结果。我们也看到前躯体这个镍浓度的变化非常的明显。但是这个正极材料,这个镍的浓度幅度开始减少。
这个原因是因为再结晶过程当中浓度得到稀释,所以结晶定向生长性上升,也就是杆状形貌生成。同时对这个功率得到了提升。
接下来是遏制表面反映的方案。因为它这个高镍正极材料平面残余锂非常多。这个也是刚刚发表固体电解质的内容。我们使残余锂和涂层膜,均匀的表面改性。通过这种方式我们一来可以农村残余锂,而来提升传导性,第三个可以做清除酸的清除剂。当811用这种方式涂层之后,它的初期放电容量增加了13毫安时。同时充电效率提升了1%。接下来我介绍一下LG化学汽车电池发展方向。
这个是已经我之前发表过的内容。PHEV是利用622达到高功率的作用。LREV要求高能量密度用高电压622。而我们公司2016批量供货给LG化学汽车电池技术前躯体。
接下来介绍一下华友鈷业技术以及产品介绍。。从2014年开始到2016为止我们通过不断的投资,使生产能力得到了提升这是连续,间接式。我们可以做不同的产品。同时我们也有研发阶段的各反映系统。同时对于这些可生产的产品,NCM、NC、NCA。几乎所有的形貌、所有力度可以生产的。我们是可以生产研发满足顾客用途及目的的各种产品。
最后我对我的报告做总结。因为高镍正极材料能量密度高,所以从小型到大型电池都可以适用。因为NI已经可以应用汽车中了,可以预测使用两将会持续增加。因为镍高于60时候性能退化会加速,所以为了克服这个问题我们要更大的努力,因此这了克服这个问题,我们需要前躯体生产企业以及正极材料生产企业互相合作解决。
虽然华友新能源起步相对较晚,但是我们在积极投资与集中研发中不断的发展,我们作为生产二次电池材料企业,会为生产研发满足客户各种需求的产品而不断研发、努力的。这就是我准备的报告,谢谢。