Когато енергийната плътност на клетките на литиевата батерия надвишава прага от 300Wh/kg, високите никелови положителни електродни материали се превръщат в ключова движеща сила зад него. Съдържанието на никел е скочило от 5 серии (NI50%) до 8 серии (NI80%) и дори 9 серии (NI90%), което не само увеличава капацитета на батерията с повече от 20%, но също така насърчава обхвата на електрическото превозно средство лесно да надвишава 600 километра. Но зад тази „конкуренция за добавяне на никел“ е строг баланс между стабилността на материала и точността на процеса.
1 Играта на активност и стабилност: пробив на ниво материали
Основното противоречие на високите никелови материали се крие в компромис между активността и стабилността. Увеличаването на съдържанието на никел засилва способността за деинтеркалиране на литиева йонна деинтеркалация, но може да доведе до срив на структурата на положителния електрод - скоростта на задържане на капацитета от 8 серийни клетки обикновено е с 10% по -ниска от тази на 5 серийни клетки след 200 цикъла. За да разрешат този проблем, производителите приемат процеса на "монокристални", за да превърнат традиционните поликристални частици в пълни единични кристали, като намаляват граничните реакции на зърното между частиците. Животът на цикъла на единичната кристална клетка на компанията е надхвърлил 1500 пъти, което е с 50% по-дълго от обикновените поликристални продукти.
Технологията на повърхностното покритие е като поставяне на "защитно облекло" върху положителния материал на електрода. Чрез покриване на повърхността на частиците със слой от ал ₂ O ⅲ или липо ⅲ филм, той може да блокира електролитната ерозия, без да влияе на литиево -йонната проводимост. Тестовете показват, че скоростта на разпадане на капацитета на 811 батерии (NI80% CO10% MN10%) след обработката на покритието се намалява с 30% по време на колоездене с висока температура при 60 градуса. Технологията за модификация на допинг може да подобри стабилността на кристалната структура чрез въвеждане на елементи като MG и ZR. 92% висока никелова батерия, легирана с MG, все още поддържа процента на задържане на капацитет от 85% след 1000 цикъла, далеч надвишаващи средната индустрия от 70%.
2 милиметров контрол на процеса: Прецизна битка в производствения процес
Високите никелови материали са изключително чувствителни към влагата, а дебитният работилница трябва да поддържа суха среда с точка на оросяване под -40 градуса, която е 100 пъти по -суха от въздуха в пустинните райони. След като съдържанието на влага надвишава 50ppM, това ще доведе до производство на хидролиза на материала, кородира електродите и ще причини подуване на клетките. Водещо предприятие използва система за сушене на три нива (Rotary Dehumification+Vacuum Baking+защита от инертен газ), за да контролира съдържанието на влага в материалите в рамките на 10ppm, намалявайки скоростта на дефекта на батерията до под 0,5%.
Грешката на плътността на повърхността в процеса на покритие трябва да бъде контролирана в рамките на ± 1%, в противен случай прекомерното локално съдържание на никел може да причини микро късо съединение. Производствена линия на Ningde Times използва лазерно онлайн откриване, за да контролира колебанието на дебелината на електрода в рамките на 2 µm и си сътрудничи със серво двигатели, за да регулира скоростта на покритие в реално време, като по този начин увеличава добива на високите никелови батерии от 75% до 92%. Процесът на търкаляне приема технологията "градиентно налягане", като налягането на ръба е с 10% по -ниско от центъра, като избягва счупването на частици с висок никел. Плътността на уплътняване на електрода може да достигне 4,2 g/cm ³, което е с 8% по -висока от традиционните процеси.
3 Сценарий, базиран на сценарий: Начинът за адаптиране от електрически превозни средства към съхранение на енергия
В днешно време клетките на батерията с висок никел са проникнали от електрически превозни средства от висок клас до полето за съхранение на енергия. В батериите за съхранение на енергия от домакинството 8 -те серийни клетки от серията, с предимството си за плътност на енергията, намаляват размера на шкафа за съхранение на енергия с 15%. Въпреки това, за да балансират разходите, производителите често приемат хибриден разтвор за съхранение на "високо никел+литиев желязо" - използвайки клетки с висока никелова батерия за бързо зареждане и изхвърляне през деня и литиев железен фосфат, за да поддържат основното захранване през нощта, постигайки ситуация на печалба между производителността и икономиката. След приемането на това решение системата за съхранение на енергия на германско домакинство намали разходите за електроенергия с 0,1 евро на киловат час и съкрати периода на изплащане на инвестициите с 1,5 години.
В областта на специални превозни средства се демонстрира високото ниво на високо ниво на никелови батерии. Електрическият мотокар, оборудван с батерия от 9 серии, може да поддържа 1С бързо зареждане (напълно заредено за 1 час), удължавайки непрекъснатото време на работа до 8 часа, което е с 30% по -високо от традиционните литиеви железни фосфатни батерии. В областта на дроновете 21700 спецификация с висока никелова цилиндрична клетка на батерията има енергийна плътност 280Wh/kg, което позволява времето на издръжливост на дроновете за защита на културите да надвишава 40 минути и повишава оперативната ефективност с 25%.
Разработването на клетки с висок никел положителен електрод е по същество техническо изкуство на "прецизна манипулация" - той има за цел да увеличи максимално енергийния потенциал на никеловите елементи, като същевременно опитомява техния "ожесточен нрав" чрез модификация на материали и оптимизация на процесите. С зрелостта на технологиите като Cobalt Free Free High никел и структура на ядрото, тази техника за балансиране ще тласне литиеви батерии към по-висока енергийна плътност и по-дълъг живот.