Катодные материалы, которые входят в состав литий-ионных аккумуляторов, необходимы для работы электромобилей, однако их производство всегда включает сложные и водоемкие процессы. Однако в последнее время наблюдается прогресс, когда исследователи создают новую технологию с полностью сухим синтезом, а оксид каменной соли может производить более качественные аккумуляторы. Это может значительно снизить производственные расходы и воздействие на окружающую среду.
Исследователи Университет Далхаузи добились значительных успехов в разработке метода полностью сухого синтеза для катодных материалов NMC622. Этот процесс может сократить расходы и минимизировать воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными методами.
исследовании сосредоточились на использовании оксидных прекурсоров каменной соли (RS) для создания катодов NMC622. Они сравнили этот метод с традиционным подходом гидроксидных прекурсоров (HP) и исследовали влияние различных условий синтеза.
Ключевые моменты
- Полностью сухой синтез с использованием RS-прекурсоров показывает многообещающие результаты Экономически эффективное и экологически чистое производство катодов.
- Для компенсации потерь при испарении и улучшения однородности состава в этом процессе требуется большее количество лития.
- Жидкий Li2CO3 действует как флюс во время синтеза, улучшение кристалличности и быстрое литирование RS-предшественника.
- NMC из RS-прекурсоров с 20% избыток Li показали схожую начальную кулоновскую эффективность, поляризацию и сохранение емкости с NMC, изготовленными из HP-прекурсоров.
Изготовление литий-ионного катодного материала требует много энергии и воды, а также производит отходы. Это оказывает наибольшее влияние на окружающую среду, особенно на выбросы CO2 аккумулятора,"говорит Доктор Марк Обровац.
Структурные и морфологические свойства синтезированных материалов были проанализированы исследователями с использованием различных методов характеризации, таких как:
- Рентгеновская дифракция (XRD)
- Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)
- Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (ЭДС)
Они обнаружили, что лучшие из них сделаны из монокристаллов с частицами шириной около 5 микрон. Путем точной настройки их ингредиентов и условий нагрева исследовательская группа создала катоды аналогичного качества, используя полностью сухой процесс. Эти катоды соответствуют производительности лучших продуктов на рынке сегодня.
Задачи
- Литий реагирует медленнее с RS-прекурсорами, чем с HP-прекурсорами при нагревании ниже 723° C.
- Аккумуляторы, изготовленные на основе NMC из RS-прекурсоров, имеют менее однородный состав и, следовательно, меньшую емкость по сравнению с аккумуляторами из HP-прекурсоров.
- Исследователям необходимо сделать реакцию лития в методе прекурсора RS последовательной и быстрой для получения более качественных аккумуляторов.
Возможные действия в процессе реализации
Доктор Обровац сотрудничает с НОВОНИКС, компания по производству аккумуляторов из Новой Шотландии. Они используют полностью сухие методы для производства катодных материалов на своем пилотном заводе в Дартмуте. Этот завод может производить 10 тонн катодного материала в год.
По сравнению с традиционными мокрыми методами, их процесс обеспечивает:
- На 30% ниже затраты на установку
- Эксплуатационные расходы ниже на 50%
- Энергопотребление на 25% меньше
- Нет необходимости в обработанной воде
- Нулевое образование отходов
Это большие цифры, это очень большой шаг вперед в производстве этих материалов для батарей. Это должно привести к снижению стоимости батарей в целом и существенному снижению воздействия на глобальное потепление,» добавляет доктор Марк Обровац.
Заключение
Этот метод демонстрирует огромный потенциал для того, чтобы сделать производство аккумуляторов более экологичным и доступным. Индустрия электромобилей может получить значительную выгоду, даже несмотря на сохраняющиеся препятствия. По мере продолжения исследований важность этого инновационного подхода в продвижении устойчивой технологии аккумуляторов может оказаться важной.
