Con el rápido desarrollo de nuevos vehículos de energía y sistemas de almacenamiento de energía, las baterías de estado sólido, como una de las instrucciones importantes de la tecnología de baterías de próxima generación, recibirá cada vez más atención a la investigación y la aplicación de materiales de cátodo.
Como parte importante de las baterías de estado sólido, el rendimiento de los materiales de cátodo está directamente relacionado con indicadores clave como la densidad de energía, la vida útil del ciclo y el rendimiento rápido de las baterías de estado sólido. Al desarrollar nuevos materiales de cátodo con alto voltaje y alta capacidad específica, se mejorará la densidad de energía de las baterías de estado sólido.
En la actualidad, elmateriales de cátodo de batería Sigue principalmente la ruta ternaria de alto níquel, y se actualizan iterativamente a nuevos materiales con alta densidad de energía, como el ultra alto níquel, el óxido de níquel rico en manganeso rico en litio y el óxido de níquel-níquel-manganeso de alta presión. Estos materiales ofrecen ventajas significativas en términos de densidad de energía, plataforma de voltaje, etc., pero cada uno tiene sus propios desafíos.
Los materiales ternarios de alto níquel tienen una alta densidad de energía y un buen rendimiento de ciclismo, y se usan ampliamente en baterías de estado semi-sólido y de estado sólido. En particular, se espera que la capacidad de gramo de los materiales de cátodo ternario de níquel ultra alto (como el ultra níquel ultra alto de la serie 9) alcance aproximadamente 215 mAh\/g, y el voltaje promedio es estable a aproximadamente 3.62 V cuando se combina con ánodo de grafito.
La ventana de voltaje a base de manganeso rico en litio es amplia, la estabilidad del ciclismo bajo presión atmosférica es mejor que la de otros cátodos comerciales, la capacidad específica de descarga de alto voltaje puede alcanzar más de 250 mAh\/g de la celda de energía de la batería. fosfato. Sin embargo, la conductividad electrónica basada en el manganeso rica en litio es extremadamente baja, la transformación de la fase de espinela es propensa a ocurrir durante el proceso de ciclo a alta presión, y las reacciones laterales de la interfaz de electrodo\/electrolito de alto voltaje son graves, y el rendimiento de la velocidad es pobre, y la primera eficiencia coulombic es baja ((<80%), circulating capacity and voltage attenuation, etc., which cannot be used alone in the short term, can be mixed with the existing ternary, lithium cobalt oxide, lithium iron phosphate and other cathodes to reduce the voltage, and realize commercial application as soon as possible.
El óxido de manganeso de níquel de litio es una estructura de espinela, que es más estable que el óxido en capas, y tiene un canal de difusión LI tridimensional con un buen rendimiento de la velocidad. El óxido de manganeso de litio reemplaza uniformemente el 25% del manganeso en el óxido de manganeso de litio con níquel, y el voltaje de trabajo es tan alto como 4.7V, de modo que la energía específica excede las 635 ° C\/kg, que es cerca de ternary, mucho más alto que el de hierro de litio, y es un cáculos binarios sin nickel libres de níquel, con avances significativos en el costo. La dificultad del óxido de manganeso de níquel de litio radica en la inestabilidad de la interfaz cátoda causada por la plataforma de alto voltaje del material, que puede resolverse mediante dopaje metálico, recubrimiento de óxido, litio de hierro y compuestos de cátodo ternario.
En términos de industrialización, varias empresas se han enviado y puesto a una aplicación práctica.