В последние годы технологии аккумуляторных батарей развиваются в сторону низкой стоимости, высокой безопасности и превосходной экономической эффективности. Литий-марганцево-железо-фосфат (LMFP) привлёк значительное внимание благодаря своей высокой плотности энергии и исключительным показателям безопасности. Однако такие проблемы, как низкая электропроводность, неоптимальные характеристики цикла и проблема «падения напряжения», вызванная использованием двухвольтной платформы, ограничили его широкое распространение. В отличие от них, тройные материалы (NCM) обладают высокой удельной ёмкостью и плотностью энергии. Однако они также имеют такие недостатки, как низкая термостабильность и высокая стоимость сырья. Струйные мельницы компании Epic Powder Machinery разработаны для обеспечения сверхтонкого измельчения, специально разработанного для катодных материалов аккумуляторов.
Физическое смешивание или композитирование LMFP с тройными материалами позволяет использовать сильные стороны обоих компонентов, чтобы компенсировать их недостатки. Эта композитная система повышает плотность энергии, улучшает низкотемпературные характеристики, снижает стоимость и повышает безопасность, позиционируя её как ведущего кандидата для аккумуляторов нового поколения. Достижение оптимального распределения размера частиц и однородности в этих композитах имеет решающее значение для максимального повышения электрохимических характеристик. Передовые технологии измельчения, такие как струйные мельницы, играют ключевую роль в подготовке исходных материалов.
Роль струйных мельниц в LMFP и тройной обработке материалов
Например, в противоструйных мельницах с псевдоожиженным слоем Epic Powder используются высокоскоростные воздушные струи для микронизации материалов посредством столкновений частиц, что позволяет достигать размера частиц до 95% < 5 мкм с минимальным тепловыделением и загрязнением, что идеально подходит для термочувствительных прекурсоров LMFP. Эта технология обеспечивает высокую чистоту и узкое распределение размеров, необходимые для повышения проводимости и диффузии ионов в LMFP, устраняя присущие ему ограничения.
Аналогичным образом, наши спиральные струйные мельницы превосходны при обработке тройных материалов, таких как NCM, где точный контроль морфологии частиц предотвращает агломерацию и способствует получению составов с высоким содержанием никеля. Ускоряя материалы сверхзвуковыми потоками воздуха, эти мельницы обеспечивают резкое распределение частиц по размерам, что улучшает плотность упаковки и выход энергии в композитных катодах. Благодаря более чем 20-летнему опыту, струйные мельницы Epic Powder отличаются энергоэффективностью, возможностью настройки давления воздуха для точной регулировки скорости и простой в очистке конструкцией, соответствующей фармацевтическим стандартам, что делает их незаменимыми для масштабирования смесей LMFP/тройных материалов в промышленном производстве.
Характеристики литий-марганцево-железного фосфата (ЛМФФ)
LMFP имеет структуру оливина, подобную LiFePO4, состоящую из октаэдров LiO6, Mn(Fe)O6 и тетраэдров PO4. Эта структура обеспечивает превосходную термодинамическую стабильность и безопасность. По сравнению с литий-железо-фосфатом (LFP), LMFP предлагает более высоковольтную платформу (4,1 В для Mn2+/Mn3+ и 3,4 В для Fe2+/Fe3+), что приводит к увеличению плотности энергии на 10%-20%. Однако его недостатками являются низкая электропроводность и низкая скорость диффузии ионов, что приводит к более высокому внутреннему сопротивлению и снижению электрохимических характеристик. Струйная обработка в Epic Powder помогает преодолеть эти недостатки, измельчая прекурсорные частицы до субмикронного уровня, что повышает общую эффективность аккумулятора.
Характеристики тройных материалов (NCM)
Тройные материалы имеют гексагональную слоистую структуру α-NaFeO2, обеспечивающую высокую удельную ёмкость (170–210 мА·ч/г) и плотность энергии. NCM622 LiNi0,6Co0,2Mn0,2O2 обеспечивает хороший баланс между плотностью энергии и стабильностью. Однако материалы с высоким содержанием никеля (содержание Ni ≥0,6) или используемые при высоких напряжениях (≥4,4 В) демонстрируют пониженную безопасность и более высокую стоимость. Наши воздушный классификатор мельницы в Epic Powder объединяют измельчение и классификация в одном устройстве, что позволяет осуществлять высокообъемную обработку абразивных материалов NCM, сохраняя при этом единообразные размеры в микронах, необходимые для термостабильности.
Синергетические преимущества LMFP и тройных композитных материалов
Сочетание LMFP и тройных материалов создаёт значительный синергетический эффект. Термическая стабильность LMFP снижает риск теплового разгона, характерный для тройных материалов, а высокая ёмкость тройных материалов компенсирует ограничения ёмкости LMFP. Кроме того, кривая разряда тройных материалов сглаживает проблему «падения напряжения» LMFP. Использование LMFP также снижает общие затраты на материалы.
Исследования показывают, что соотношение смешивания LMFP 30% и 40% в тройных системах обеспечивает оптимальный баланс плотности энергии, срока службы, безопасности и стоимости. Это обеспечивает высокую безопасность, высокую объёмную плотность энергии и экономическую эффективность. Интегрированные производственные линии Epic Powder с использованием струйной мельницы и классификатора обеспечивают плавное смешивание, обеспечивая стабильную однородность частиц. Это ключ к реализации этого синергетического эффекта в масштабных системах.
Промышленный прогресс
Композитная система LMFP/тройной элемент демонстрирует высокий потенциал в различных областях применения. В секторе аккумуляторных батарей аккумулятор M3P компании CATL, использующий эту технологию, вышел в массовое производство и интегрируется в транспортные средства, что подтверждает его практическую ценность. Композитная система также набирает популярность в высокотехнологичной бытовой электронике, электроинструментах и других областях применения. Для них требуются высокая объёмная плотность энергии и высокие скоростные характеристики.
По мере развития технологий получения прекурсоров LMFP и масштабирования производства ожидается дальнейшее снижение затрат. Это ускоряет коммерциализацию технологии LMFP/тройных композитов в различных сценариях. Компания Epic Powder занимает лидирующие позиции, поставляя надежное оборудование для струйного распыления, которое поддерживает этот рост, предлагая надежные высокопроизводительные решения.
Эпическая Порошковая Машина
Будучи пионерами в области обработки ультратонких порошков, Эпическая Порошковая Машина стремится стать движущей силой развития передовых материалов для аккумуляторов. Наш широкий ассортимент линий струйной обработки позволяет клиентам добиться прорывных результатов при работе с композитами LMFP/тройными компонентами. Опыт Epic Powder гарантирует, что ваши материалы станут «более тонким материалом для лучшего мира». Свяжитесь с нами сегодня на сайте www.epic-powder.com, чтобы узнать, как наши решения для струйной обработки могут вывести ваши инновации в области аккумуляторов нового поколения на новый уровень.
