Lityum Pil Hakkında Bilmeniz Gereken Gerçekler

1. Giriş

Lityum-iyon pil veya Li-iyon pil, en son teknolojilerden biri haline gelen, mükemmel performansa sahip yeni nesil yeşil ve yüksek enerjili şarj edilebilir pildir.

Lityum iyon pil özellikleri:

--yüksek voltaj

--yüksek kapasite

--düşük tüketim oranı

--hafıza etkisi yok

--kirlilik yok

--küçük hacimli

--küçük iç direnç

--daha az kendi kendine deşarj olayı

--iyi bisiklet performansı

silindirik, sert paketli ve yumuşak paketli pil

2. Lityum-iyon pil malzemelerinin uygulanması

Lityum-iyon piller, cep telefonları gibi iletişim alanları, dizüstü bilgisayarlar, video kameralar ve dijital kameralar gibi tüketim alanları ile küçük boyutlu e-araçlar gibi işe gidip gelme alanları gibi birçok sivil ve askeri alanda kullanılmaktadır.

3. Lityum-iyon piller için ortak malzemeler

(1)Katman yapısı:

A.NCM, NCA (üçlü pil malzemesi)

---Nikel içeriğinin yüzdesine bağlı olarak, orta ve düşük nikel üçlü lityum malzemeleri olan 111, 422, 523 ve 611 üçlü malzemelerinin yanı sıra 622 ve 811 yüksek nikel üçlü malzemeleri de vardır.

B. lityum kobalt oksitler (LiCoO2)

---Lityum kobalt oksitlerin kalsinasyon sıcaklığı NCA'dan daha yüksektir. LiCoO2'nin başlangıçtaki şarj-deşarj verimliliği %90'dır.

C. Lityum Manganez oksitler (LiMnO2)

(2) Omurga yapısı

LiMn2O4

(3) Polianyon

lityum demir fosfat (LiFePO4)

4. Üçlü katot pili için lityum kaynağı olarak lityum karbonat ve lityum hidratın seçiminde yazı tura mı atacaksınız yoksa somut gerçeklere mi dayanacaksınız?

Gerçekte, Çin'deki çoğu fabrika, üçlü katot malzemeleri üretmek için hammadde olarak lityum karbonatı seçiyor. Lityum karbonattaki lityum yüzdesi, lityum hidratınkinden daha stabildir. Ayrıca lityum karbonatın korozyon direnci lityum hidrattan daha üstündür.

Nispeten düşük oranda nikel içeren üçlü 111, 523 için lityum karbonat tercih edilirken nispeten yüksek oranda nikel içeren üçlü 6,811 için lityum hidrat daha iyi bir seçimdir.

--Lityum karbonatın erime noktası 720 derece ve lityum hidratın erime noktası 471 derecedir.

Kalsinasyon işlemi sırasında erimiş lityum hidrat, yüzeydeki lityum kalıntılarını azaltmak ve üçlü malzemelerin spesifik kapasitesini geliştirmek için ham metalik malzemelerle daha eşit ve yeterli bir şekilde karışacaktır. Ayrıca nispeten düşük kalsinasyon sıcaklığına sahip lityum hidrat, katyon karışımı olasılığını azaltacak ve döngü stabilitesini artıracaktır.

Buna karşılık, lityum karbonatın kalsinasyon sıcaklığının, kompozitin stabilize edilmesinden önce 900 dereceye ulaşması gerekiyor. Yüksek oranda nikel içeren üçlü lityum pil malzemeleri çok yüksek sıcaklıkta ateşlenemez, aksi takdirde şarj ve deşarj oranı olumsuz etkilenecektir. Örneğin NCM 811'in kalsinasyon sıcaklığı 800 derecenin altında kontrol edilmeli, NCM 90505'inki ise 740 derecenin altında kontrol edilmelidir.

--Lityum hidratın erime ve ayrışma sıcaklıkları, lityum karbonatınkinden daha düşüktür.

--Lityum hidratın fiyatı daha yüksektir ve bu nedenle yüksek nikel üçlü katot malzemesi maliyeti daha yüksektir.

5. Üretim Süreci

Burada orta ve düşük nikel üçlü tozu ve yüksek nikel üçlü tozu üretme prosedürünü listelemektedir.

Orta ve düşük nikel üçlü tozu	beslemeler	Yüksek nikel üçlü toz	beslemeler
	yemlerin karıştırılması ve sarkıtın içine doldurulması		yemlerin karıştırılması ve sarkıtın içine doldurulması
hava atmosferi	İlk kez kalsine etme	oksijen atmosferi	İlk kez kalsine etme
	Kaba ve rafine taşlama		Kaba ve rafine taşlama
	tarama		tarama
kaplama maddesi	kaplama	Bu işlem, yüksek PH seviyesi ve serbest lityum iyonları nedeniyle gereklidir. Homojenleştirme sürecinde NCM 811, suyu emen yüzey alkali oksit içeriğinin yüksek olması nedeniyle kolaylıkla katılaşacaktır. Yüzeydeki alkali oksit elektrokimyasal performansı etkileyerek geri dönüşü olmayan kapasite kaybının artmasına ve sirkülasyon performansının bozulmasına neden olacaktır. Ayrıca Li2CO3'ün yüksek basınç altında yüzeyde ayrışması, akü gazının ana nedenlerinden biri olup, potansiyel güvenlik tehlikelerini de beraberinde getirir.	temizlik
	sarkmayı doldurma		dehidrasyon
hava atmosferi	ikinci kez kalsine etme		kuruma
	tarama	kaplama maddesi	kaplama
	ütüleme		sarkmayı doldurma
	toplu karışık ambalaj	oksijen atmosferi	ikinci kez kalsine etme
	bitmiş ürün		tarama
			ütüleme
			toplu karışık ambalaj
			bitmiş ürün

6. Kalsinasyon işlemi

--Bazı Teknik Bilgiler

Fırın içerisinde sarkmaların sıraları ve sayıları farklılık göstermektedir. Bazılarında 1, 2 veya 3 katmandan oluşan 2, 4 ve hatta 6 sıra bulunur. Fırınınızın büyüklüğüne göre 2-3 katmanlı iki sıra önerdik. Her sarkma için çok fazla toz doldurmamaya çalışın, yaklaşık 3-5kg uygundur. Her fabrika için kalsinasyon süreleriyle birlikte kalsinasyon sıcaklığı ve dayanıklılığı da değişir. Bazıları yalnızca bir kez sinterlenir, bu nedenle 2, hatta 3 kez sinterlenir.

--Hangi Fırın Mobilyasını Seçmelisiniz?

(1)Boyut.

Sarkmaların genel boyutları şunlardır: 320 mm X 320 mm X 60 mm, 320 mm X 320 mm X 65 mm, 320 mm X 320 mm X 70 mm, 320 mm X 320 mm X 75 mm, 320 mm X 320 mm X 85 mm, 320 mm X 320 mm X 100 mm.

(2)Şekiller.

Boşluklu açık sarkmalar, tabanlı kapalı sarkmalar ve kapalı sarkmalar bulunmaktadır. Üç sarkmayı karşılaştırdığımızda, yığılırken temelleri olan sarkmanın en büyük boşluğa sahip olduğunu, dolayısıyla birlikte istiflendiğinde en verimli olduğunu, ancak kapalı sarkmanın bu durumda kullanılamayacağını görüyoruz.

     

(3) Malzemeler

İnsanlar üçlü katot malzemelerini kalsine ettiğinde, kırılma ve kimyasal erozyon sarkmaların değiştirilmesi gerektiğinin iki göstergesidir. Daha yüksek oranda alüminyum içeren bir sarkma, daha fazla kimyasal inertliğe ve daha düşük oranda pullanma ve cüruf oluşumuna sahiptir. Korindon mullit sarkması ve alümina sarkması alkali erozyona dayanıklıdır, ancak alümina içeriği ne kadar yüksek olursa sarkma termal şoka karşı o kadar kırılgan olur. Ayrıca daha maliyetli olacaktır.

(4) Bilmeniz Gereken Bisiklet Dengesi

Üretim hattında fabrikalar genellikle %40-60 alümina içeriğine sahip kordiyerit mullit sarkıcıyı kullanır. Firmamız hem birincil hem de ikincil fırın mobilyaları üretmekte olup, hem açık sagger'ları hem de sagger'ları temelleri ile tedarik etmekteyiz.korindon mulitVekordiyerit müllitMüşterilerimiz için bisiklet süreleri 15 kata kadar çıkabiliyor ancak 4 kullanımdan sonra biraz ölçeklenmeye başlıyor.

---Kalsinasyon Sıcaklığı

Kalsinasyon süresinin malzemelerin kapasitesi, SSA'sı, musluk yoğunluğu ve PH değeri üzerinde çok fazla etkisi olmayacaktır, ancak yüzeydeki lityum kalıntılarının yanı sıra ürünlerin tek kristalleri üzerinde de büyük etki yaratacaktır.

Numunelerin test edilmesi	Kalsinasyon süresi (saat)	Kapasite(mA•h•g-1)	TD(g•cm-3)	SSA(m2•g)	Yüzeydeki Lityum Karbonat (%)	pH
523-1	9	156.5	2.48	0.32	0.96	11.75
523-2	11	156.2	2.43	0.31	0.61	11.71
523-3	14	156.3	2.44	0.29	0.31	11.69

--Hava Akışı Kritiktir

Tablodan da anlaşılacağı üzere, reaksiyon sonrasında çıkan egzozun ihtiyaç duyduğu oksijenden daha fazla olduğu sonucuna varabiliriz, bu nedenle insanların egzozun zamanında havalandırılmasını sağlarken aynı zamanda yeterli oksijen tedarikini de sağlaması gerekir. Aksi takdirde reaksiyon hızı yavaşlayacak, tane oluşumunu ve büyümesini engelleyecek, yetersiz kimyasal reaksiyona yol açacak ve sonuçta ürünlerin performansının düşmesine neden olacaktır.

Lityumun kaynağı	CO2(L)	Buhar (L)	O2(L)	Hava çıkışı (L)
Lityum karbonat	116.5	233	58	278
Lityum hidrat		582	58	278

1 kg NCM 523 kalsine edilirken kullanılan O2 ve egzoz hacmi

--Sonuç

Üçlü katot malzemeleri üretim endüstrisinde, kalsinasyon prosesi ve ekipmanı dikkate alındığında belirtilmeye değer iki husus vardır. Birincisi, kalsinasyon sürecini etkileyen çok fazla değişken bulunduğundan, katot malzemelerinin kalitesi ve performansının her ürün partisine göre değişmesidir; İkincisi, fırın ekipmanının ve kalsinasyon prosesinin çeşitli boyutu ve tasarımı nedeniyle, katot ve anot malzemesinin performansının SSA, granüler boyut ve ayrıca mono kristalin şekil ve boyutları ve kristal dokusu açısından farklılık göstermesidir. Bu nedenle fırına ve hammaddeye göre uygun sarkıcıyı seçmeniz ve kalsinasyon sıcaklığını iyi kontrol etmeniz gerekir.

Yüksek nikelli üçlü malzemelerin sentezlenmesi için yüksek sıcaklıkta katı faz kalsinasyon yöntemi benimsenmiştir. Ni3+ ve Ni4+'nin enerji bandı O'nunkiyle örtüşür, dolayısıyla lityum boşaltılırken O kafesten boşalabilir ve Ni2+/Li+ karışımı kararsız yapıya neden olur; ürün, yüksek baz seviyesi ile neme ve CO2'ye karşı çok hassastır; Stabilite, güvenlik performansı, depolama ve işleme açısından daha kritiktir, bu nedenle kalsinasyonun oksijen atmosferinde olması gerekir.

Özel not: Burada yazdığım tüm bilgiler (içerik, resimler ve grafikler), Douyin'i 275511859 olan Çinli bir bilim insanının canlı yayın paylaşımından öğrendiklerimdir. Kendisine paylaşımı için teşekkür etmek isterim.