리튬 배터리 셀의 에너지 밀도가 300WH/kg 임계 값을 초과하면 높은 니켈 양성 전극 재료가 그 뒤에 주요 구동력이됩니다. 니켈 함량은 5 시리즈 (NI50%)에서 8 시리즈 (NI80%) 및 심지어 9 시리즈 (NI90%)로 점프하여 배터리 용량을 20%이상 증가시킬뿐만 아니라 전기 자동차의 범위를 600 킬로미터를 쉽게 초과 할 수 있도록 촉진합니다. 그러나이 '니켈 추가 경쟁 뒤에는 재료 안정성과 프로세스 정확도 사이의 엄격한 균형이 있습니다.
1 활동 및 안정성 게임 : 재료 수준에서의 돌파구
높은 니켈 재료의 핵심 모순은 활동과 안정성 사이의 상충 관계에 있습니다. 니켈 함량의 증가는 리튬 이온 탈강 기관화 능력을 향상 시키지만, 양성 전극 재료 구조의 붕괴로 이어질 수있다. 8 시리즈 셀의 용량 보유 속도는 200 사이클 후 5 개 시리즈 셀보다 10% 낮다. 이 문제를 해결하기 위해, 제조업체는 "단일 결정"공정을 채택하여 전통적인 다결정 입자를 완전한 단결정으로 만들어 입자들 사이의 입자 경계 반응을 감소시킨다. 회사의 9- 시리즈 단결정 세포의주기 수명은 1500 배를 초과했으며 이는 일반적인 다결정 제품보다 50% 더 길다.
표면 코팅 기술은 양의 전극 재료에 "보호 의류"를 넣는 것과 같습니다. 입자의 표면을 Al ₂ o ⅲ 또는 Lipo ⅲ 필름의 층으로 덮음으로써, 리튬 이온 전도에 영향을 미치지 않으면 서 전해질 침식을 차단할 수 있습니다. 테스트에 따르면 코팅 처리 후 811 배터리 셀의 용량 붕괴 속도 (NI80% CO10% MN10%)는 60도에서 고온 사이클링 동안 30% 감소한 것으로 나타났습니다. 도핑 변형 기술은 MG 및 ZR과 같은 요소를 도입하여 결정 구조의 안정성을 향상시킬 수 있습니다. Mg로 도핑 된 92% 높은 니켈 배터리 셀은 여전히 1000주기 후에 85%의 용량 유지율을 유지하여 업계 평균 70%를 훨씬 초과합니다.
2 밀리미터 수준 프로세스 제어 : 생산 공정의 정밀 전투
높은 니켈 재료는 수분에 매우 민감하며, 배치 워크샵은 Dew Point가 -40도 미만의 마른 환경을 유지해야하며, 이는 사막 지역의 공기보다 100 배 더 건조합니다. 수분 함량이 50ppm을 초과하면, 재료 가수 분해가 HF 가스를 생성하고 전극을 부식 시키며 세포 부종을 유발합니다. 주요 기업은 3 단계 건조 시스템 (로타리 제습+진공 제빵+불활성 가스 보호)을 사용하여 10ppm 이내의 재료의 수분 함량을 제어하여 배터리 셀의 결함 속도를 0.5%미만으로 줄입니다.
코팅 공정의 표면 밀도 오차는 ± 1%이내에 제어해야하며, 그렇지 않으면 과도한 로컬 니켈 함량이 마이크로 단락을 유발할 수 있습니다. Ningde Times의 생산 라인은 레이저 온라인 탐지를 사용하여 2 μm 내의 전극 두께의 변동을 제어하고 서보 모터와 협력하여 코팅 속도를 실시간으로 조정하여 높은 니켈 배터리 셀의 수율을 75%에서 92%로 증가시킵니다. 롤링 프로세스는 "그라디언트 압력"기술을 채택하며, 에지 압력이 중심보다 10% 낮아서 높은 니켈 재료 입자의 파손을 피합니다. 전극 압축 밀도는 4.2g/cm ³에 도달 할 수 있으며, 이는 전통적인 공정보다 8% 높습니다.
3 시나리오 기반 애플리케이션 : 전기 자동차에서 에너지 저장에 이르기까지 적응하는 방법
오늘날, 높은 니켈 배터리 셀은 고급 전기 자동차에서 에너지 저장 분야로 침투했습니다. 가정 에너지 저장 배터리에서 에너지 밀도 이점이있는 8 개의 시리즈 배터리 셀은 에너지 저장 캐비닛의 크기를 15%줄입니다. 그러나 비용의 균형을 맞추기 위해 제조업체는 종종 "높은 니켈+리튬 아이언 포스페이트"하이브리드 스토리지 솔루션을 채택합니다. 낮에는 고속 충전 및 배출을 위해 높은 니켈 배터리 셀을 사용하여 밤에 기본 전원 공급 장치를 유지하여 성능과 경제 사이의 상생 상황을 달성합니다. 이 솔루션을 채택한 후, 독일 가구의 에너지 저장 시스템은 전기 비용을 킬로와트 시간당 0.1 유로 줄이고 투자 회수 기간을 1.5 년 단축했습니다.
특수 차량 분야에서는 높은 니켈 배터리의 높은 속도 성능이 시연됩니다. 9 개의 시리즈 배터리 셀이 장착 된 전기 지게차는 1C 빠른 충전 (1 시간 내에 완전히 충전)을 지원하여 연속 작동 시간을 8 시간으로 연장 할 수 있으며, 이는 전통적인 리튬 철 포스페이트 배터리보다 30% 더 높습니다. 드론 분야에서, 21700 사양의 높은 니켈 원통형 배터리 셀은 280WH/kg의 에너지 밀도를 가지며, 이는 작물 보호 드론의 내구성 시간이 40 분을 초과하고 작동 효율을 25%증가시킬 수있게한다.
높은 니켈 양성 전극 셀의 개발은 본질적으로 "정확한 조작"의 기술적 기술입니다. 이는 재료 변형 및 공정 최적화를 통해 "치열한 성질"을 길들이면서 니켈 요소의 에너지 전위를 극대화하는 것을 목표로합니다. 코발트 프리 하이 니켈 및 코어 쉘 구조와 같은 기술의 성숙함으로 인해이 밸런싱 기술은 리튬 배터리를 더 높은 에너지 밀도와 더 긴 수명으로 밀어 넣습니다.