Kad se energetska gustoća litijumskih baterije prelazi 300Wh / kg prag, visoki nikl pozitivnih elektroda postaju ključna pokretačka snaga iza nje. Sadržaj nikla skočio je sa serije 5 (NI50%) do 8 serije (NI80%), pa čak i serije (NI90%), što ne samo povećava kapacitet baterije za više od 20%, ali također promovira raspon električnih vozila da lako prelazi 600 kilometara. Ali iza ovog "takmičenja sa niklom dodavanjem" je stroga ravnoteža između materijalne stabilnosti i tačnosti procesa.
1 Igra aktivnosti i stabilnosti: proboj na nivou materijala
Osnovna kontradikcija visokih niklovnih materijala leži u trgovini između aktivnosti i stabilnosti. Povećanje sadržaja nikla povećava sposobnost deinterkalacije litijum-jonske, ali može dovesti do kolapsa konstrukcije materijala za pozitivnu elektrodu - stopa zadržavanja kapaciteta 8 ćelija serije obično je 10% niža od 5 ciklusa od 5 ciklusa. Da bi se riješio ovaj problem, proizvođači usvajaju proces "monokristalnog" kako bi tradicionalne polikristalne čestice u potpunim kristalima umanjili pojedinačne kristale, smanjujući granične reakcije zrna između čestica. Život ciklusa jedne kristalne ćelije sa 9 serije kompanije premašio je 1500 puta, što je 50% duže od običnih polikristalnih proizvoda.
Tehnologija površinske premaz je poput stavljanja "zaštitne odjeće" na pozitivnu elektrodu. Prekrivanjem površine čestica slojem al ₂ o ⅲ ili lipo ⅲ filmom, može blokirati eroziju elektrolita bez utjecaja na litijum-jonsku provodljivost. Testovi su pokazali da se stopa propadanja kapaciteta od 811 ćelija baterije (NI80% CO10% MN10%) nakon obrade prevlake smanjen za 30% tokom biciklizma na visokoj temperaturi u 60 stepeni. Tehnologija doping modifikacije može poboljšati stabilnost kristalne strukture uvođenjem elemenata kao što su MG i Zr. 92% viljući niklova baterija Dopirana s MG-om i dalje održava brzinu zadržavanja kapaciteta od 85% nakon 1000 ciklusa, daleko veće od prosjeka u industriji od 70%.
2 Milimetra Kontrola procesa: Precizna bitka u proizvodnom procesu
Visoki niklovni materijali su izuzetno osjetljivi na vlagu, a batch radionicu treba održati suho okruženje s tačkom rose ispod -40 stepeni, što je 100 puta sušilo od zraka u pustinjskim područjima. Nakon što sadržaj vlage prelazi 50ppm, uzrokovat će materijalnu hidrolizu za proizvodnju HF plina, korodirati elektrode i uzrokovati oticanje ćelija. Vodeće poduzeće koristi sustav za sušenje na tri nivoa (rotaciona odvlaživanje + vakuumsko pečenje + inertna zaštita plina) Za kontrolu sadržaja vlage materijala u krugu od 10ppm, smanjujući stopu oštećenja na ispod 0,5%.
Pogreška površinske gustoće u procesu premaza mora se kontrolirati unutar ± 1%, u protivnom prekomjernog lokalnog sadržaja nikla može izazvati mikro kratke krugove. Proizvodna linija Ningde Times koristi lasersku internetsku otkrivanje za kontrolu fluktuacije debljine elektrode unutar 2 μ m, a surađuje sa Servo Motors za podešavanje brzine premaza u realnom vremenu, na taj način povećavajući prinos visokih niklovanih baterija od 75% do 92%. Proces valjanja prihvaća tehnologiju "gradijentnog pritiska", s pritiskom ruba 10% niži od centra, izbjegavajući lomljenje čestica visokih nikla. Gustoća sabijanja elektroda može dostići 4,2 g / cm ³, što je 8% veće od tradicionalnih procesa.
3 Primjena zasnovana na scenariju: način za prilagodbu električnih vozila u skladištenje energije
Danas su stanice baterije visoke niklove prodirene iz električnih vozila vrhunskog ekipe do polja za skladištenje energije. U baterijama za skladištenje energije u domaćinstvu, serije 8 serije ćelije, sa svojom prednostima denziteta energije, smanjuju veličinu ormara za skladištenje energije za 15%. Međutim, da bi se balansiralo, proizvođači često usvajaju hibridni hibridni rešenje za pohranu litijumčara + litijum-gvožđe - koristeći visoke niklovne baterije za brzo punjenje i pražnjenje tokom dana i litijum gvožđeg fosfata za održavanje osnovnog napajanja noću, postizanje win-win-a između performansi i ekonomije. Nakon usvajanja ovog rješenja, sustav za skladištenje energije Njemačkog domaćinstva smanjio je troškove električne energije za 0,1 eura po kilovattom satu i skraćen razdoblje ulaganja u investiciju za 1,5 godina.
U oblasti specijalnih vozila demonstriraju se visoke performanse visokih nikla baterija. Električni viljuškari opremljen sa 9 serijatih ćelija mogu podržati 1c brzo punjenje (potpuno napunjeno za 1 sat), produžujući neprekidno vrijeme rada na 8 sati, što je 30% veće od tradicionalnih litijumskih telefonskih baterija. U području dronova, specifikacija 21700 visoka niklova cilindrična baterija ima energetsku gustoću od 280Wh / kg, što omogućava da se izdržljivo vrijeme za zaštitu rafa prelazi 40 minuta i povećava operativnu efikasnost za 25%.
Razvoj visokog nikla pozitivnih elektroda u suštini je tehnička umjetnost "precizne manipulacije" - ima za cilj maksimizirati energetski potencijal niklova elemenata, dok se "žestok temperament" pričvršćuje kroz modifikaciju materijala i optimizaciju procesa. Uz zrelost tehnologija poput kobaltnog strukture visoke niklove i jezgre, ova tehnika za balansiranje potaknuće litijumske baterije prema većem gustoću energije i dužeg životnog vijeka.