Oxidy kobaltu lithia, niklu, manganu a kobaltu - Lithium nickel manganese cobalt oxides

Oxidy kobaltu lithia, niklu, manganu a kobaltu (zkráceně Li-NMC, LNMC, NMC nebo NCM) jsou směsné oxidy z lithium, nikl, mangan a kobalt. Mají obecný vzorec LiNiXMnySpolzÓ2. Nejdůležitější představitelé mají složení s X + y + z = 1 a úzce souvisí s oxid kobaltnatý lithný (LiCoO2) a mají vrstvenou strukturu, jako jsou tyto. V dnešní době patří NMC k nejdůležitějším skladovacím materiálům pro lithiové ionty v lithium-iontových bateriích. Používají se tam na straně kladného pólu, která funguje jako katoda během vybíjení.

Použití NMC elektrod

Audi e-tron Sportback

Baterie NMC najdete většinou elektrická auta. Baterie NMC byly instalovány v BMW ActiveE v letech 2011/2011 a od roku 2013 v BMW i8.[1] Elektromobily s bateriemi NMC zahrnují od roku 2020: Audi e-tron GE, BAIC EU5 R550, BMW i3, BYD Yuan EV535, Chevrolet Bolt, Hyundai Kona Electric, Jaguar I-Pace, Jiangling Motors JMC E200L, NIO ES6, Nissan Leaf S Plus, Renault ZOE, Roewe Ei5, VW e-Golf a VW ID.3.[2] Existuje jen několik výrobců elektromobilů, kteří nepoužívají NMC ve svých trakčních bateriích. Nejdůležitější výjimkou je Tesla, jak Tesla používá NCA baterie pro svá vozidla. Nicméně domácí úložiště Tesla Powerwall je řečeno[podle koho? ] být založeno na NMC.[3]

Jaguar I-Pace

NMC se také používá pro mobilní elektroniku, jako jsou mobilní telefony / smartphony, notebooky ve většině elektrokol[4] baterie.[5] Pro tyto aplikace se v roce 2008 téměř výlučně používaly baterie s lithium-kobaltnatým oxidem LCO.[6] Další aplikací baterií NMC jsou akumulátorové elektrárny. Například v Koreji byly v roce 2016 instalovány dva takové skladovací systémy s NMC pro regulaci frekvence: jeden s kapacitou 16 MW a energií 6 MWh a jeden s 24 MW a 9 MWh.[7] V letech 2017/2018 byla v australském státě Newman instalována a uvedena do provozu baterie s kapacitou přes 30 MW a 11 MWh západní Austrálie.[8][9]

Vlastnosti NMC elektrod

Napětí článků lithium-iontových baterií s NMC je 3,6–3,7 V.[10]Manthiram objevili, že kapacitní omezení těchto vrstvených oxidových katod je výsledkem chemické nestability, kterou lze pochopit na základě relativních poloh kovového 3d pásu vzhledem k horní části kyslíkového 2p pásma.[11][12][13] Tento objev měl významné důsledky pro prakticky přístupný kompoziční prostor lithium-iontových baterií a také jejich stabilitu z bezpečnostního hlediska.

Reference

  1. ^ Apurba Sakti; Jeremy J. Michalek; Erica R.H. Fuchs; Jay F. Whitacre (01.01.2015), „Technoekonomická analýza a optimalizace lithium-iontových baterií pro elektrifikaci lehkých osobních vozidel“ (PDF), Journal of Power Sources, 273, str. 966–980, Bibcode:2015JPS ... 273..966S, doi:10.1016 / j.jpowsour.2014.09.078, vyvoláno 2020-02-23
  2. ^ Wangda Li; Evan M. Erickson; Arumugam Manthiram (leden 2020), „Vysoce niklové vrstvené oxidové katody pro lithiové automobilové baterie“, Přírodní energieSpringer Nature, 5 (1), s. 26–34, Bibcode:2020NatEn ... 5 ... 26L, doi:10.1038 / s41560-019-0513-0, ISSN  2058-7546
  3. ^ Zachary Shahan (07.05.2015). „38 000 rezervací Tesla Powerwall za méně než týden (přepis Tesla / Elon Musk)“. CleanTechnica.
  4. ^ „Batterie - Beschreibung von Batterietypen. Lithium-Ionen-Batterien“. Jděte na Pedelec! (v němčině). energieautark consulting gmbh. 27. 10. 2010. Die meistverbreitteste Li-ionzelle auf dem Markt ist die Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Zelle (Li-NMC) mit einer Nominalspannung von 3.6 V je Zelle.
  5. ^ Jürgen Garche, Klaus Brandt (2018), Elektrochemické zdroje energie: Základy, systémy a aplikace: Bezpečnost Li-baterie (1. vyd.), Amsterdam, Nizozemsko: Elsevier, s. 128, ISBN  978-0-444-64008-6, vyvoláno 2020-02-23
  6. ^ Sébastien Patoux; Lucas Sannier; Hélène Lignier; Yvan Reynier; Carole Bourbon; Séverine Jouanneau; Frédéric Le Cras; Sébastien Martinet (květen 2008), „Vysokonapěťové oxidy niklu a manganu spinelu pro Li-ion baterie“, Electrochimica Acta, 53 (12), s. 4137–4145, doi:10.1016 / j.electacta.2007.12.054
  7. ^ Kokam (03.03.2016). „Kokamův 56megawattový projekt skladování energie představuje největší systém ukládání energie lithium NMC pro regulaci frekvence“. PR Newswire. PR Newswire Association LLC.
  8. ^ Giles Parkinson (08.08.2019). „Alinta vidí v Newmanu návratnost sub-5 let za nedotovanou velkou baterii“. Obnovit ekonomiku.
  9. ^ „Poskytovatel řešení pro ukládání energie“ (PDF).
  10. ^ Peter Miller (2015), „Automobilové lithium-iontové baterie“, Recenze technologie Johnsona Mattheye, 59 (1), s. 4–13, doi:10.1595 / 205651315X685445
  11. ^ Chebiam, R. V .; Kannan, A. M .; Prado, F .; Manthiram, A. (2001). "Srovnání chemické stability katod s vysokou hustotou energie lithium-iontových baterií". Elektrochemická komunikace. 3: 624–627. doi:10.1016 / S1388-2481 (01) 00232-6.
  12. ^ Chebiam, R. V .; Prado, F .; Manthiram, A. (2001). „Syntéza měkké chemie a charakterizace vrstvené Li1-xNi1-rSpolyÓ2-δ (0 ≤ x ≤ 1 a 0 ≤ y ≤ 1) ". Chemie materiálů. 13: 2951–2957. doi:10,1021 / cm0102537.
  13. ^ Manthiram, Arumugam (2020). „Úvahy o chemii katod lithium-iontových baterií“. Příroda komunikace. 11. doi:10.1038 / s41467-020-15355-0.