하지만 중국에서는 발음 습관이 일반적으로 니켈 코발트 망간 (NCM) 이라고 불리는데, 이는 삼원 재료의 이름이 333, 442, 532, 622, 8 1 1 과 같은 삼원 재료의 이름이 모두 NMC 에 따라 만들어지기 때문이다. 바스프는 미국 아공 국립연구소 (ANL) 관련 특허를 매입해 일부러 삼원재료를 NCM 이라고 부르며 3M 과의' 독특함' 을 보여 중국 시장을 넓혔다.

삼원 재료 (NMC) 는 실제로 LiCoO2, LiNiO2 및 LiMnO2 의 장점을 결합합니다. 니켈 때문에.

코발트와 플루토늄 사이에는 뚜렷한 시너지 효과가 있기 때문에 NMC 는 단일 그룹 층상 음극 재료보다 우수하며 가장 유망한 신형 음극 재료 중 하나로 여겨진다.

이 세 가지 원소는 재료의 전기 화학적 성능에 다른 영향을 미친다. 전반적으로, Co 는 삼원 재료의 층층 구조를 안정시키고 양이온 혼합을 억제하며 재료의 전자전도율을 높이고 순환 성능을 향상시킬 수 있다. Co 비율이 증가하면 배터리 매개변수 A 와 C 가 감소하고 c/a 가 증가하여 용량이 감소합니다.

Mn 의 존재는 비용을 절감하고 재료의 구조적 안정성과 안전성을 향상시킬 수 있지만, Mn 함량이 너무 높으면 재료의 그램 용량이 줄어들어 스피넬 상이 생기기 쉬우며 재료의 층층 구조가 파괴된다. Ni 의 존재는 배터리 매개변수 C 와 A 를 늘리고 c/a 를 줄여 용량을 늘리는 데 도움이 된다. 그러나 Ni 함량이 너무 높으면 Li+ 와 혼합되어 순환 성능과 배율 성능이 나빠지고 니켈 재질의 높은 pH 값이 실제 사용에 영향을 줍니다.

삼원 재료에서 Ni 는 +2 와 +3 가 될 수 있으며, 일반적으로 Co 는 +3 가, Mn 은 +4 가 될 수 있습니다. 이는 각 요소의 비율에 따라 달라집니다. 이 세 가지 원소는 재료에서 서로 다른 작용을 한다. 충전 전압이 4.4V (금속 리튬 음극과 반대) 보다 낮을 때 Ni2+ 는 주로 전기화학반응 생성 Ni4+ 에 참여하는 것으로 간주됩니다. 충전을 계속하다. 더 높은 전압에서 Co3+ 는 반응에 참여하고 Co4+ 로 산화하는데, Mn 은 일반적으로 전기화학반응에 참여하지 않는 것으로 여겨진다.

삼원 재료는 성분별로 두 가지 기본 시리즈로 나눌 수 있다: 낮은 코발트 대칭 삼원 재료 LiNixMnxCo 1-2xO2 와 높은 니켈 삼원 재료 LiNi 1-2yMnyCoyO2. 삼원 재료의 상도는 위 그림과 같다. 또한 353, 530, 532 등과 같은 다른 구성 요소도 있습니다.

대칭 삼원 재료의 Ni/Mn 몰비는 1 에 고정되어 삼원 전이 금속 산화물의 가격 균형을 유지한다. 대표 제품은 333 및 442 시리즈 삼원 소재로 미국 3M 특허 보호 범위 내에 있습니다.

이 소재는 비교적 완전한 결정체 구조를 가지고 있으며 니켈 함량이 낮고 플루토늄 함량이 높으며 고전압으로 발전할 가능성이 있다. 필자는' 소비류 전자 리튬 이온 배터리 정극소재 산업화 검토' 라는 글에서 이미 상세히 논술하였다.

높은 니켈 삼원 NMC 의 화학식에서 알 수 있듯이, 높은 니켈 삼원 중의 Ni 는 +2 와 +3 가 모두 있고 니켈 함량이 높을수록 +3 가 Ni 가 많기 때문에 높은 니켈 삼원의 결정체 구조는 대칭 삼원 재료보다 안정적이지 않다. 이 두 제품군 이외의 구성 요소는 일반적으로 3M 또는 ANL, Umicore 및 Nichia 의 특허를 피하기 위해 개발되었습니다. 예를 들어 구성 요소 532 는 원래 소니의 것이다.

파나소닉은 3M 의 특허를 피하기 위해 NMC532 가 세계에서 가장 잘 팔리는 삼원 소재가 됐다.

삼원 재료는 용량보다 높기 때문에 단일 배터리의 에너지 밀도는 LFP 와 LMO 를 기준으로 합니다.

배터리 방면에 큰 향상이 있었다. 최근 몇 년 동안 한일 삼원재료 동력 배터리의 연구와 산업화에 큰 진전을 이루었으며, 업계에서는 NMC 동력 배터리가 미래 전기 자동차의 주류 선택이 될 것으로 널리 인정되고 있다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)

일반적으로 안전 및 순환 고려 사항에 따라 삼원 전원 배터리는 주로 Ni 함량이 비교적 낮은 333, 442, 532 시리즈를 사용합니다. 그러나 PHEV/EV 가 에너지 밀도에 대한 요구가 높아짐에 따라 622 는 한일 () 에서 점점 더 중시되고 있다.

삼원재료의 핵심 특허는 주로 미국 3M 사의 손에 달려 있으며, 아공 국립연구소 (ANL) 도 삼원재료의 특허 (그 중 일부는 리튬 브롬계 고용체에 포함됨) 를 신청했지만, 업계에서는 그 실질적 의의가 3M 회사보다 낮다는 것이 보편적으로 받아들여지고 있다.

세계에서 삼원재료 생산량이 가장 큰 것은 벨기에의 우미코어, 우미코어, 3M 이 산학연립을 결성한 것이다. 또한 한국 L & amp；; 일본 아시아

Toda Kogyo (Niya Chemical) 도 세계 삼원 소재의 주요 생산국이며 독일의 BASF 는 삼원의 신귀이다.

흥미롭게도, 국제 4 대 배터리 제조업체 (s

O 뉴욕, 파나소닉, 삼성 SDI, LG) 는 삼원재료에 있습니다.

소재와 코발트산 리튬 정극 소재 방면에서 상당한 비율의 자율생산능력이 있으며, 이는 이 4 대 업체가 세계 다른 배터리 제조업체의 기술 선진성에 비해 중요한 구현이다.

1 및 삼원 재료의 주요 문제 및 수정 방법

현재, 전원 배터리 응용 프로그램에서 NMC 의 주요 문제점은 다음과 같습니다.

(1)NMC 의 첫 충전 및 방전 효율이 낮은 이유는 첫 충전 시 양이온의 혼합 방전 효과와 재료 표면의 미세 구조 변화로 인해 첫 번째 효과가 일반적으로 90% 미만이기 때문입니다.

(2) 삼원 재료 배터리의 가스 생산과 안전성이 더 심하고 고온 저장과 순환 성능이 향상되어야 합니다.

(3) 리튬 이온 확산 계수와 전자전도율이 낮아 재료의 배율 성능이 좋지 않다.

(4) 삼원 재료는 한 번의 입자 재결합으로 형성된 2 차 구형 입자로, 2 차 입자는 고압 하에서 부서지고, 삼원 재료 전극의 치밀성을 제한하고, 배터리 에너지 밀도의 진일보한 향상을 제한한다. 이러한 문제들에 대해 현재 공업에서 광범위하게 채택된 수정 조치는 다음과 같다.

잡원자가 섞이다. 재질의 관련 성능 (예: 열 안정성, 주기 성능 또는 배율 성능 등) 을 개선하기 위해. ), 일반적으로 음극 재료의 도핑 변형을 연구합니다. 그러나 도핑 변형은 전기 화학적 성능의 한 측면이나 일부분만 개선할 수 있으며, 용량 등과 같은 재료의 다른 측면이 떨어지는 경우가 많습니다. ).

도핑 원소에 따라 NMC 는 양이온 도핑, 음이온 도핑 및 복합 도핑으로 나눌 수 있습니다. 많은 양이온 도핑이 연구되었지만 실제 효과는 Mg, al, Ti, Zr, Cr, Y 및 Zn 으로 제한됩니다. 일반적으로 NMC 의 적절한 양이온 도핑은 Li/Ni 를 억제할 수 있다.

양이온 혼합 방전은 첫 번째 비가역 용량을 줄이는 데 도움이 된다.

양이온 도핑은 층층 구조를 더욱 온전하게 만들어 NMC 의 배율과 결정체 구조의 안정성을 높이는 데 도움이 되며, 재질의 순환 성능과 열 안정성을 높이는 데 뚜렷한 역할을 한다.

음이온 도핑은 주로 반경이 산소 원자에 가까운 F 원자를 섞는다. 적당량의 F 도핑은 재료의 소결을 촉진시켜 정극 재료의 구조를 더욱 안정시킬 수 있다. F 도핑은 또한 순환 과정에서 활성 물질과 전해질의 인터페이스를 안정시켜 정극 재료의 순환 성능을 높일 수 있다.

혼합 도핑이란 일반적으로 NMC 가 F 와 하나 이상의 양이온을 동시에 섞는 것을 의미하며, 일반적으로 사용되는 조합은 Mg-F, Al-F, Ti-F, Mg-Al-F, Mg-Ti-F 입니다. 혼합 도핑은 NMC 의 순환과 배율 성능을 크게 향상시키고 재질의 열 안정성도 크게 향상시킵니다. 현재 국제 주류 음극업체들이 채택한 주요 수정 방법이다.

NMC 도핑 수정의 관건은 어떤 원소를 섞고, 어떻게 섞고, 얼마나 많이 섞을 것인가에 있다. 이를 위해서는 제조업자가 어느 정도 R&D 실력을 가져야 한다. NMC 의 잡원자 도핑은 전구체 침전 단계의 습법 도핑일 수도 있고 소결 단계의 건법 도핑일 수도 있어 공예가 적절하다면 좋은 효과를 얻을 수 있다. 제조업체는 자신의 기술 축적과 경제 상황에 따라 적절한 기술 노선을 선택해야 한다. 소위 대로가 로마로 통하는 것이 자신에게 적합한 노선이야말로 최고의 기술이다.

표면 마감. NMC 의 표면 코팅은 산화물과 비산화물로 나눌 수 있다. 가장 일반적인 산화물로는 MgO, Al2O3, ZrO2 _ 2 및 TiO2 _ 2 가 있고, 일반적인 비산화물은 주로 AlPO4 _ 4, AlF3 _ 3, LiAlO2 _ 2 및 LiTiO2 _ 2 가 있습니다. 무기 표면 코팅은 주로 재료를 전해질로부터 기계적으로 격리시켜 재료와 전해질의 부작용을 줄이고 금속 이온의 용해를 억제하며 재료의 순환 성능을 최적화하는 것이다.

동시에, 무기 덮개는 또한 반복적인 충전 및 방전 과정에서 재료 구조의 붕괴와 재료의 순환을 줄일 수 있습니다.

성능이 유익하다. NMC 의 표면 커버는 높은 니켈 삼원 재료 표면의 잔알칼리 함량을 낮추는 데 효과적이며, 이 점은 필자가 나중에 이야기할 것이다.

마찬가지로, 표면 코팅의 어려움은 먼저 어떤 코팅을 선택하느냐에 있고, 그 다음은 어떤 코팅 방법과 코팅량을 채택하는 것이다. 코팅은 선행 단계에서 건조할 수도 있고 습칠일 수도 있기 때문에 공장이 자신의 조건에 따라 적절한 공정순서를 선택해야 한다.

생산 기술의 최적화. 생산 공정 개선의 주요 목적은 표면 잔류 알칼리 함량 감소, 결정 구조의 무결성 향상, 재료의 미세 분말 함량 감소 등 NMC 제품의 품질을 향상시키는 것입니다. 이러한 요소들은 재료의 전기 화학적 성능에 큰 영향을 미친다. 예를 들어 Li/M 비율을 적절히 조정하면 NMC 의 배율 성능을 높이고 재질의 열 안정성을 높일 수 있으므로 공급업체가 삼원 재질의 결정체 구조에 대해 잘 이해해야 합니다.

삼원 재료의 전구체 생산

NMC 의 독특한 전구체 침전 생산 공정은 다른 양극재에 비해 매우 다르다. 액상법은 LCO, LMO, LFP 의 생산, 특히 고급 소재 생산에 점점 더 보편화되고 있지만, 고상법은 대부분의 중소기업에게 여전히 이러한 재료의 주류 공예이다.

그러나 NCA 와 OLO 를 포함한 삼원 재료의 경우 원자수준에서 원소의 균일 혼합을 보장하기 위해 액상법을 사용해야 하는데, 이는 고체상으로는 할 수 없는 것이다. 바로 이런 독특한 * * * 침전공예로 NMC 의 개조성이 다른 양극재료보다 더 쉽고 효과도 뚜렷하다.

현재 국제적으로 주류인 NMC 전구체는 수산화물 침전법, NaOH 를 침전제로, 암모니아를 복합제로 사용하여 고밀도 구형 수산화물 전구체를 생산하고 있다. 이 공예의 장점은 전구체의 입자 크기, 표면적, 형태, 진실 밀도보다 쉽게 제어할 수 있고, 실제 생산에서 반응부의 조작도 비교적 쉽다는 것이다. 그러나 폐수 처리 문제 (NH3 및 황산나트륨 포함) 가 있어 전체 생산 비용이 늘어난 것은 의심의 여지가 없다.

비용 통제의 관점에서 볼 때, 탄산염 침전법은 어느 정도 장점이 있으며, 착화제가 없어도 구형도가 좋은 입자를 생산할 수 있다. 현재 탄산염법의 주요 문제는 공예 안정성이 좋지 않아 제품 입도가 통제하기 어렵다는 것이다. 탄산염 전구체의 불순물 (Na 와 S) 함량은 수산화물 전구체보다 높고, 삼원 재료의 전기화학적 성능에 영향을 주며, 탄산염 전구체의 진실 밀도는 수산화물 전구체보다 낮아 NMC 의 에너지 밀도를 제한한다.

개인적으로 비용 통제와 고비비 표면적 삼원 물질이 동력 배터리에 실제로 적용되는 것을 보면 탄산염법이 주류 수산화물 침전법의 주요 보충으로 작용할 수 있어 국내 업체들의 충분한 중시를 불러일으켜야 한다고 생각한다.

현재 국내 정극 재료 제조업자들은 일반적으로 삼원 재료 전구체의 생산과 연구 개발을 소홀히 하고 있으며, 대부분의 업체들은 전구체를 직접 구매하여 소결한다. 여기서 강조하고 싶은 것은 전구체가 삼원재료 생산에 매우 중요하다는 것입니다. 전구체의 품질 (형태, 입도, 입도 분포, 표면적, 불순물 함량, 진실 밀도 등) 때문입니다. ) 최종 소결 제품의 물리적 및 화학적 지표를 직접 결정합니다.

삼원 재료의 60% 의 기술 함량이 전구체 과정에 있으며 소결 과정은 기본적으로 투명하다고 할 수 있다. 따라서 비용 또는 제품 품질 관리의 관점에서 삼원 제조업체는 전구체를 직접 생산해야 합니다.

사실, 국제적으로 삼원 소재의 주류 제조업체로는 Umicore, Nichia, L& 등이 있습니다. 푸 토다

Kogyo 는 예외 없이 모두 자산 전구체이며, 자신의 생산능력이 부족한 경우에만 적절히 아웃소싱할 수 있다. 따라서 국내 음극 생산업체는 전구체의 연구 개발과 생산을 매우 중시해야 한다.

3. 삼원 재료의 표면 잔류 알칼리 함량 제어

NMC (NCA 포함) 표면의 잔류 알칼리 함량이 높은 것은 실제 응용에서 두드러진 문제입니다. NMC 표면의 알칼리성 물질은 주로 Li2CO3 으로 구성되며 일부는 Li2SO4 와 LiOH 로 존재한다.

음극 재료 표면의 알칼리성 화합물은 주로 두 가지 요인에 기인한다. 첫 번째 요인은 실제 생산 과정에서 리튬 염이 고온소성 과정에서 휘발되기 때문에 Li/M 비율이 약간 높아져 (즉, 리튬 소금이 적당히 과다한 경우) 소결 과정으로 인한 손실을 보완한다는 것이다. 따라서 소량의 Li 잔류 물 (고온에서 Li2O 형식) 이 있습니다. 온도가 실온으로 떨어지면 Li2O 는 공기 중의 CO2 와 H2O 를 흡착하여 LiOH 와 Li2CO3 을 형성한다.

두 번째 요인은 정극 재료 표면의 활성산소 음이온이 공기 중의 CO2 와 수분반응과 함께 탄산염을 생성하고, 리튬이온은 체상에서 표면으로 옮겨져 재료 표면에 Li2CO3 을 형성하는 것으로 실험됐다. 이 과정은 재료 표면의 탈산을 동반하여 왜곡된 표면 산화층을 형성한다. 어떤 양극재료라도 공기에 노출되면 탄산염이 생성되는데, 이것은 단지 양의 문제일 뿐이다.

양극소재에 따라 표면의 알칼리성 결합의 난이도가 다르며, 일반적인 법칙은 NCA 이다.

≈ 높은 니켈 NMC > 낮은 니켈 NMC≈LCO > LMO>；; LFP. 즉, 삼원 또는 이원 재료 표면의 잔류 알칼리 함량은 Ni 함량과 직접 관련이 있습니다.

정극 재질 표면에 너무 많은 알칼리들이 남아 있어 전기 화학 성능에 많은 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 우선 코팅에 영향을 줍니다. NCA 와 니켈이 풍부한 삼원 물질은 균질화 과정에서 젤라틴을 형성하기 쉽다. 주로 표면의 알칼리성 산화물 함량이 너무 높아서 물을 흡수할 수 없기 때문이다. 표면 알칼리성 화합물이 전기화학 성능에 미치는 영향은 주로 비가역 용량 손실 증가와 순환 성능 악화에 나타난다.

또한 NCA 와 니켈이 풍부한 삼원 재료의 경우 고전압 아래 표면 Li2CO3 분해가 배터리 팽창의 주요 원인 중 하나로 안전위험을 초래합니다. 따라서 표면 잔류 알칼리 함량을 줄이는 것은 전원 배터리에서 삼원 재료의 실제 적용에 큰 의미가 있습니다.

현재 국내 업체들은 일반적으로 물로 삼원 재료를 세척한 후 낮은 온도에서 소결한다 (워싱)

+

2 차 소결) 프로세스를 통해 NMC 표면의 잔류 알칼리 함량을 낮출 수 있습니다. 이런 방법은 표면의 잔염기를 철저히 청소할 수 있지만 단점도 뚜렷하다. 처리 후 삼원 재료의 배율과 순환 성능이 현저히 낮아 동력 배터리의 사용 요구 사항을 충족시키지 못하고 물로 씻는다.

+2 차 발사 비용도 늘어나기 때문에 필자는 이런 방법을 추천하지 않는다.

필자는 개인적으로 생산에서 일련의 조치를 종합적으로 취해야 삼원 자재의 표면 알칼리 함량을 효과적으로 낮출 수 있다고 생각한다. 전체 단계에서는 암모니아의 함량과 보호 분위기의 분압을 조절하고, 심지어 적절한 첨가제를 첨가하여 높은 니켈 삼원의 탄소와 황 함량을 줄여야 한다.

혼합 단계는 Li/M 비율을 엄격하게 제어하고, 소결 단계는 소결 온도의 가열 절차를 최적화하고, 어닐링 단계는 산소 분압, 냉각 속도 및 작업장 습도를 제어하고, 마지막으로 진공 밀봉으로 완제품을 포장합니다.

즉, 전구체부터 최종 패키지까지 재료와 공기의 접촉을 엄격하게 제어해야 한다는 것이다. 이 일련의 공정 조치를 종합적으로 활용하면 삼원 재료의 표면 잔알칼리 함량을 효과적으로 낮출 수 있으며, 수정되지 않은 니켈 622 의 표면 pH 값을 1 1 정도로 조절할 수도 있다. 또한 표면 커버는 삼원 재질 표면의 잔알칼리 함량을 줄이는 효과적인 방법이므로 니켈 함량이 높은 NMC 는 일반적으로 표면 코팅 수정이 필요합니다.

여기서 강조하고 싶은 것은 정극 재료 표면의 잔알칼리 문제, 특히 NMC 와 NCA 가 정극 재료 생산업체의 높은 중시를 불러일으켜야 한다는 것이다. 절대 잔여물이 없을 수는 없지만 그 함량은 가능한 낮은 수준으로 유지하거나 안정적이고 합리적인 범위 (일반적으로 500- 1000) 내에서 제어해야 합니다

Ppm 이하). 국내 NCA 는 줄곧 양산하지 못했다. 중요한 기술적 이유 중 하나는 생산 과정에서 온도, 분위기, 주변 습도에 대한 엄격한 통제를 소홀히 해 폐쇄 생산을 실현할 수 없다는 것이다.

4. 높은 비 표면적과 좁은 입도 분포를 가진 NMC 의 생산

HEV 와 PHEV 에 사용되는 전원 배터리는 전력과 에너지 밀도의 요구 사항을 모두 고려해야 하며, 전력 삼원 재료에 대한 요구 사항은 소비 전자에 사용되는 일반 삼원 소재와는 다릅니다. 고배율 수요를 충족시키기 위해서는 일반 삼원 재료의 요구 사항과는 달리 삼원 재료의 비 표면적을 늘리고 반응 면적을 늘려야 한다.

삼원 재료의 비 표면적은 전구체의 BET 에 의해 결정되므로, 전구체의 구형도와 일정한 진실밀도를 유지하면서 전구체의 BET 를 최대한 높여 동적 삼원 재료가 극복해야 할 기술적 난제가 될 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언)

일반적으로 전구체 BET 를 높이기 위해서는 착화제의 농도를 조정하고 회전 속도, 온도, 유속과 같은 반응기의 일부 매개변수를 변경해야 합니다. 이러한 프로세스 매개변수는 전구체의 구형도와 진동 밀도를 크게 희생하지 않고 배터리의 에너지 밀도에 영향을 주지 않도록 종합적으로 최적화해야 합니다.

탄산염 침전 과정은 전구체 BET 를 높이는 효과적인 방법이다. 앞서 언급했듯이 탄산염 침전법에는 기술적인 문제가 남아 있지만, 개인적으로는 탄산염 침전법이 고비비 표면적 삼원 재료 생산에 유용할 수 있다고 생각하기 때문에 이 공예는 더 연구할 만한 가치가 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 탄산염명언)

전원 배터리의 가장 기본적인 요구 사항 중 하나는 긴 사이클 수명입니다. 현재 차량 수명의 절반 이상 (8- 10 년), 100%DOD 주기가 5000 회 이상 일치해야 합니다. 현재 삼원 재료의 순환 수명은 아직 이 목표에 도달하지 못했다. 현재 국제적으로 보도되고 있는 삼원재료 순환 기록이 가장 좋은 것은 삼성이다.

SDI 에서 제조한 NMC532 삼원 코어는 실온에서 0.5C 주기 수명이 3000 회에 육박한다.

그러나 필자는 개인적으로 삼원재료의 순환수명이 더 높아질 가능성이 있다고 생각한다. 저자가 언급한 잡원자 도핑, 표면 코팅 등의 요소 외에도 제품의 입자 크기 분포를 제어하는 것도 매우 중요한 방법이며, 이는 동력 배터리에 특히 중요하다. 우리는 일반적으로 생산되는 삼원 재료의 입도 분포가 매우 넓다는 것을 알고 있으며, 일반적으로 1.2 에서 1.8 사이입니다. 이렇게 넓은 입자 지름 분포는 큰 입자와 작은 입자 중 Li 와 전이 금속의 함량이 다르기 마련이다.

세밀한 원소 분석 결과, 작은 알갱이의 리튬과 니켈의 함량은 평균 (과도한 리튬과 니켈) 보다 높고, 큰 알갱이의 리튬과 니켈의 함량은 평균 (리튬과 니켈의 부족) 보다 낮은 것으로 나타났다. 그런 다음 충전 과정에서 극화로 인해 작은 입자의 구조는 항상 탈리튬이 너무 많아 파괴되고, 높은 니켈 알갱이는 충전 상태에서 전해질의 부작용과 더욱 심해지며, 고온에서는 더욱 두드러진다. 이 모든 것이 작은 입자의 순환 수명이 빠르게 감소하는 반면 큰 입자의 경우는 정반대다.

즉, 재질의 전체 순환 성능은 실제로 작은 입자에 의해 결정되며, 이는 삼원 재료의 순환 성능 향상을 제한하는 중요한 요소이기도 합니다. 이 문제는 3C 소형 배터리에는 반영되지 않는다. 순환성은 500 회까지만 하면 되기 때문이다. 하지만 순환수명이 5000 회에 달하는 전원 배터리에는 중요하다. (알버트 아인슈타인, 배터리, 배터리, 배터리, 배터리, 배터리, 배터리, 배터리, 배터리, 배터리) 삼원 재료의 재활용성을 더욱 높이기 위해서는 입도가 균일한 삼원 재료 (입도 분포가 0.8 미만) 를 생산해 작은 입자와 큰 입자의 존재를 최소화해야 하는 산업 생산에 큰 도전이 되고 있다. NMC 의 입도 분포는 전적으로 전구체에 달려 있습니다. 여기서 우리는 전구체 생산이 삼원 재료에 미치는 의미를 다시 한번 볼 수 있습니다. 수산화물 침전 과정의 경우 일반 리액터를 사용하면 입도 분포가 65438 0.0 보다 작은 전구체 입자를 생성할 수 없으므로 특별히 설계된 리액터나 물리적 등급 기술을 사용하여 전구체의 입도 분포를 더욱 줄여야 합니다. 분류기로 작은 입자를 큰 입자와 분리한 후 전구체의 입도 분포는 0.8 에 이를 수 있다. 작은 입자와 큰 입자를 제거하여 전구체의 생산량을 줄임으로써 실제로는 전구체의 생산 비용을 크게 증가시켰다.

원료의 종합 이용을 실현하고 생산 원가를 낮추기 위해서 생산업체는 반드시 전구체 재활용 재가공 생산 라인을 세워야 하는데, 이는 생산업자가 종합적으로 장단점을 따져보고 적절한 공예 과정을 선택해야 한다.

좁은 입도 분포 삼원 재료의 실제 응용에서 극판 코팅의 일관성이 눈에 띄게 높아져 배터리의 순환 수명을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 배터리의 극화를 줄여 배율 성능을 높일 수 있다. 기술 수준의 제한으로 인해 현재 국내 삼원업체들은 아직 이 문제의 중요성을 인식하지 못하고 있다. 개인은 좁은 입도 분포가 동적 삼원 재료의 중요한 기술 지표가 될 것이라고 생각하는데, 이 문제가 국내 제조업체의 중시를 불러일으킬 수 있기를 바랍니다. 삼원 재료 안전 문제

LFP 및 LMO 배터리에 비해 삼원 재료 배터리의 안전 문제가 더욱 두드러지며, 주로 과충전 침자 조건에서는 통과하기 쉽지 않고, 배터리 팽창이 심하며, 고온순환이 이상적이지 않다. 개인적으로 삼원 배터리의 안전성은 재료 자체와 전해질 두 방면에서 시작해야 이상적인 효과를 얻을 수 있다고 생각한다.

NMC 재료 자체로는 먼저 삼원 재료의 표면 잔알칼리 함량을 엄격하게 통제해야 한다. 위에서 논의한 조치 외에 표면 코팅도 매우 효과적이다. 일반적으로 알루미나 코팅이 가장 흔하고 효과가 뚜렷하다. 산화 알루미늄은 전구체 단계에서 액상으로 덮거나 소결 단계에서 고체로 덮을 수 있으며, 방법이 적절하다면 모두 좋은 역할을 할 수 있다.

최근 몇 년 동안 발전한 ALD 기술은 NMC 표면에 여러 층의 Al2O3 을 매우 골고루 덮을 수 있으며, 측정된 전기화학 성능도 눈에 띄게 향상되었다. ALD 코팅은 톤당 5000 원에서 1000 원까지 증가하므로 어떻게 비용을 절감할 것인가는 여전히 ALD 기술의 실제 응용의 전제조건이다.

둘째, NMC 의 구조적 안정성을 개선해야 하는데, 주로 잡원자를 사용하여 섞는다. 현재, 음양이온복합이 광범위하게 섞여 있어 재료의 구조와 열 안정성을 개선하는 데 도움이 된다. 또한 Ni 함량은 고려해야 할 요소입니다. NMC 의 경우 Ni 함량이 증가함에 따라 용량이 증가하지만, Ni 함량 증가로 인한 부정적인 영향도 매우 두드러진다는 점도 인식해야 합니다.

니켈 함량이 증가함에 따라 Li 층에서의 Ni 의 혼합 효과가 더욱 두드러져 순환 성능과 배율 성능이 직접적으로 악화됩니다. 또한 니켈의 함량을 증가시켜 결정체 구조의 안정성을 떨어뜨리고 표면의 잔알칼리 함량도 증가한다. 이러한 요인들은 특히 고온 테스트 조건에서 더욱 두드러진 안전 문제를 야기할 수 있다. 그래서 삼원 재료의 니켈 함량이 높을수록 좋다. 각 지표의 요구를 종합적으로 따져봐야 한다.

필자는 높은 니켈 삼원 재료의 단일 사용 상한선이 70% 일 수 있다고 생각한다. 니켈 함량이 더 높으면 높은 니켈의 각종 부정적인 영향이 생산능력 향상의 우세를 상쇄하기에 충분해 득실을 면할 수 없다.

또 저자는 완제품에 있는 세분 함량을 엄격하게 통제해야 한다고 지적했다. 가는 가루와 작은 알갱이는 두 가지 다른 개념이다. 미세가루는 형태가 불규칙하고 입자 크기가 0.5 미크론보다 작은 입자로, 미세하고 불규칙할 뿐만 아니라 실제 생산에서 제거하기 어려워 정극 재료 사용에 큰 안전위험을 남겼다. 따라서, 어떻게 재료의 미세한 가루를 통제하고 제거할 것인가는 생산에서 중요한 문제이다.

삼원 배터리의 안전은 전해질과 결합해야 더 잘 해결할 수 있다. 전해질에 관해서는 관련된 기술 비밀이 많아 공개적으로 보도되는 자료가 매우 적다. 전반적으로, DMC 체계에서 삼원 재료의 전기 화학적 성능은 DEC 보다 우수하며, PC 를 추가하면 고전압 하의 부작용을 줄일 수 있다. LiBOB 와 LiPF6 을 전해질염으로 혼합하면 삼원 재료의 고온 순환 성능을 높일 수 있다.

현재 전해질의 개조성은 주로 특수 기능 첨가제에 집중되어 있다. 현재 알려진 첨가제는 VEC, DTA, LiDFOB, PS 등입니다. , 삼원 배터리의 전기 화학적 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이를 위해서는 배터리 제조업체와 전해질 제조업체가 공동으로 공관하여 삼원 재료에 적합한 전해질 배합을 연구해야 한다. 삼원재료의 시장 응용 분석 삼원재료는 처음부터 코발트산 리튬의 대안으로 개발되어 코발트산 리튬이 곧 삼원재료로 대체될 것으로 기대된다. 그러나, 수십 년이 지났지만, 코발트산 리튬은 3C 소형 배터리에서의 지위가 약화되지 않았다. 요 2 년 동안 사과의 고압 동풍으로 인해 점점 더 흔들기가 어려워졌다. 20 13 년 코발트산 리튬의 판매량은 여전히 전 세계 음극 재료 시장 점유율의 50% 이상을 차지하고 있다.

제 생각에는, 앞으로 몇 년 동안, 삼원재료는 여전히 3C 분야에서 코발트산 리튬을 대체하기 어렵다.

이는 주로 삼원재료를 단독으로 사용하는 것이 스마트폰의 전압 플랫폼 방면의 강성 요구 사항을 만족시키기 어렵기 때문이다. 한편, 삼원 재료의 2 차 입자 구조는 고전압을 실현하기 어려워, 삼원 재료 배터리는 볼륨 에너지 밀도에서 여전히 고급형 (고전압압축 고전압) 코발트산 리튬 수준에 도달하지 못하고 있다. 앞으로 몇 년 동안, 삼원재료는 여전히 3C 분야에서만 보조작용을 할 것이다.

고압 전해질이 성숙되면 단결정 고압 삼원 재료가 3C 분야에서 더 광범위하게 적용될 수 있다. 관련 분석은 저자가 발표한 문장' 소비전자 리튬 이온 배터리 정극 재료 산업 발전 검토' 를 참고할 수 있다. 사실 필자는 삼원 재료가 전동 공구와 동력 배터리에 더 적합하다고 생각하는 경향이 있다. 최근 2 년 동안 전기 자동차의 전력 배터리에 대한 에너지 밀도 요구가 크게 높아져 일부 자동차 업체들은 HEV 와 PHEV 에서 삼원 배터리를 시험하기 시작했다.

HEV 의 에너지 밀도 요구 사항이 낮은 경우 LMO, LFP 및 NMC 배터리는 에너지 밀도 요구 사항으로만 볼 수 있습니다. 현재 NMC/NCA 배터리만이 PHEV 요구 사항을 충족할 수 있으며, 테슬라 전력 배터리의 기술 노선으로 인해 NMC 는 EV 에 대한 응용을 확대할 수밖에 없습니다.

현재 한일 () 은 전력 배터리의 R&D 초점을 LMO 배터리에서 NMC 배터리로 전환했습니다. 이러한 추세는 분명합니다. 공신부가 신에너지 자동차 동력 배터리 업체에 내린 세 가지 하드 지표는 20 15 년 단체 배터리 에너지 밀도가 180Wh/kg 이상이다 (모듈 에너지 밀도는 150)

Wh/kg 이상), 주기 수명 2000 회 이상 또는 달력 수명 10 년, 비용 2 원 /Wh 미만. 현재 NMC 배터리만이 상위 3 개 하드 지표를 동시에 충족시킬 수 있다.

그래서 저는 개인적으로 NMC 가 미래의 전원 배터리의 주류 음극 재료가 될 것이라고 생각합니다. LFP 와 LMO 는 자신의 부족으로 인해 조연 역할만 할 것입니다.

현재 업계에서는 NMC 전원 배터리가 추세이며 향후 3 ~ 5 년 동안 고급 삼원 전력 리튬 배터리가 공급이 부족할 것이라는 데 공감하고 있습니다. 단기간에 국내 전력 리튬 배터리는 여전히 리튬 망간 산을 보충해 주로 리튬 철 인산염에서 유래한다. 국내 리튬 배터리와 전동차 업체는 인산 철 리튬 재료를 파악함으로써 2 ~ 3 년 안에 성숙한 배터리 기술을 형성하여 기술 수준을 높인 다음 삼원 소재의 기술 노선으로 전환할 수 있다.

따라서 삼원 재료의 배치를 강화하는 것은 이미 재료와 배터리 제조업체가 시급히 해결해야 할 전략적 문제가 되었다.

마지막으로, 저자는 삼원 재료의 비용에 대해 이야기합니다. NMC 는 LMO 및 LFP 보다 더 많은 비용을 지출합니다. 이는 많은 국가에서 LFP 를 지원하려는 원래 의도 중 하나입니다. 현재 국내 품질이 좋은 삼원재료 가격은 보통 15- 18 만원/톤인 반면, 동력구동 프리미엄 LMO 는 보통 8 만원 정도입니다. 현재 품질이 좋은 LFP 가격은 100 원 정도로 떨어졌고, LMO, LFP 비용은 여전히 더 낮아질 공간이 있다. 예를 들어 LMO 는 6 만원으로, LFP 는 6 만 ~ 8 만원으로 떨어졌다.

따라서 비용은 전원 배터리에서 삼원 재료의 대규모 사용을 제한하는 핵심 요소가 되었습니다. 단순히 삼원 재료의 금속 비용 비율을 분석하면 원자재와 생산 공예에서만 비용을 절감하면 공간이 크지 않다는 것을 알 수 있다.

저자 본인