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隨著三元材料使用的廣度和深度的不斷擴(kuò)大，無論是電池廠家還是材料廠家，越來越重視游離鋰離子含量這一指標(biāo)，引起重視的原因主要由兩個(gè)： 1. 鎳含量越高的三元中游離鋰離子的含量玩往往越高，無論是從能量密度角度出發(fā)還是從降低成本的角度出發(fā)，523的三元的使用范圍明顯的得到擴(kuò)大，隨之而來的游離鋰離子含量控制也被搬上臺面。 2. 隨著電池廠家在三元材料使用中遇到的諸如電極加工性能，高溫性能甚至安全性能的要求越來越高，且越來越多的研究表明，這些問題都直接或者間接的受到游離鋰離子含量的影響，尋求游離鋰離子含量盡可能低的三元材料則成為一些前沿電池廠家從正極材料角度解決三元一系列問題的手段。 游離鋰離子在這里是指三元材料表面的鋰的氧化物，氫氧化物以及碳酸鹽類等，我覺得我們首先應(yīng)該了解一些下游離鋰離子對于電池的危害。 1. 電極加工性能。由于這些鋰的化合物為堿性，游離鋰離子含量升高，會使材料PH值升高，影響電極加工性能，如果電池廠家的車間水分含量控制能力本身不強(qiáng)，或者沒有注意對于材料的烘烤，很容易使?jié){液粘稠甚至出現(xiàn)凝膠狀。 2. 高溫性能。有一個(gè)客戶做過驗(yàn)證，如果游離鋰離子含量過高，在高溫，尤其是85℃儲存這個(gè)條件下產(chǎn)氣量會比較嚴(yán)重，雖然產(chǎn)氣量和正極與電解液的匹配關(guān)系很大，但是但從正極材料角度來看，降低游離鋰離子含量會對于軟包85℃4小時(shí)電池厚度變化率這一指標(biāo)有很大的改善。 3. 安全性能。由于容量稍大的動力軟包電池一般都不會選用鎳含量較高的三元，所以對于游離鋰離子含量對于電池安全性影響的數(shù)據(jù)反饋目前還沒有，但是游離鋰離子含量如果過高，本身就說明材料的合成過程中結(jié)構(gòu)的完整性可能控制的不是很好，肯定會對后續(xù)的電化學(xué)性能產(chǎn)生影響，安全性應(yīng)該也是其中之一，至于究竟會有怎樣的影響，或者影響的機(jī)理是什么，隨著今后市場方面的進(jìn)展，可能會有更多的了解。 既然游離鋰離子含量對于三元材料的使用有如上方面的影響，如何控制游離鋰離子含量無疑是很多廠家更加關(guān)心的問題，由于我公司主要致力于高端三元材料的開發(fā)，所接觸的客戶本身對于材料的要求很高，所以對于這些方面的控制可能更有一些心得和體會。 目前國內(nèi)某高端客戶對于三元材料中游離鋰離子含量的要求為300ppm以內(nèi)，而目前國內(nèi)一般的523三元的這一指標(biāo)都在1000ppm以上。鎳含量較低的111三元來說，很多廠家都能做到，但是對于523三元來說控制難度還是很大，如果更高鎳含量的三元的話，我覺得應(yīng)該很難做到?，F(xiàn)在一般通過以下一些方法降低游離鋰離子含量： 1. 鋰含量的控制。雖然可以通過降低鋰含量的來降低鋰雜質(zhì)的含量，但是如果鋰含量過低，會使材料的充放電容量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面受到影響。此外，我們做過一系列驗(yàn)證，鋰含量與鋰雜質(zhì)含量并不是嚴(yán)格的正相關(guān)關(guān)系，在對應(yīng)的工藝下，找到最適合的鋰含量，可以更好的平衡游離鋰離子含量和電化學(xué)性能。 2. 燒結(jié)工藝的控制。各家的燒結(jié)工藝不同，好的燒結(jié)工藝可以降低游離鋰離子含量，此外前驅(qū)體形貌的控制和燒結(jié)的溫度等，都會影響游離鋰離子含量。 3. 水洗工藝。現(xiàn)在很多廠家都有對于三元材料水洗工藝的專利，而水洗的目的就是為了減少游離鋰離子含量，降低PH值。但是很多高端客戶并不接受經(jīng)過水洗的三元材料，主要是因?yàn)樗垂に嚦藭M(jìn)一步提高材料的成本之外，還可能把結(jié)構(gòu)中的鋰一起洗掉，產(chǎn)生一系列副作用。 首先，游離鋰離子含量這個(gè)指標(biāo)在很多材料廠家根本沒有受到重視，據(jù)我們了解，真正把這一指標(biāo)建立起來用于供應(yīng)商材料評估的電池廠家在國內(nèi)真的是屈指可數(shù)，其實(shí)這一指標(biāo)的檢驗(yàn)并不復(fù)雜，用滴定法即可。 其次，以上的控制方法，很多材料廠家都有了解，但是如何真正的做好，把這些理論成功的在產(chǎn)業(yè)化中做好，需要的是長期的經(jīng)驗(yàn)積累和腳踏實(shí)地的探索，這往往是對于研發(fā)投入有限的材料廠家很難做到的。 最后，幾乎可以肯定的是，軟包電池是今后鋰離子電池發(fā)展的一個(gè)重要方向，而想要在這一領(lǐng)域有所作為，三元材料的高溫產(chǎn)氣幾乎是不可避免的，而高電壓領(lǐng)域的應(yīng)用對于這一指標(biāo)的要求可能更加苛刻，所以有理由相信，制程控制優(yōu)異的高容量三元材料一定成為今后發(fā)展的主流。 |
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