Lithium Ion Cathode materials Rus

33 %
67 %
Information about Lithium Ion Cathode materials Rus
Technology

Published on February 12, 2009

Author: tarnol

Source: slideshare.net

Description

Short presentation on lithium-ion technology.
"Interbat-2008" conference in Moscow
Language - Russian!

Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах В.А. Тарнопольский

Тематики зарубежных научных публикаций Публикации журнала « Journal of Power Sources » за период с марта 2006 по апрель 2007 Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.) Основные направления прикладных исследований по литий-ионным аккумуляторам (ЛИА). « Journal of Power Sources » за период 03.2006-04.2007.

Современные катодные материалы для ЛИА LiCoO 2 : 80- 90% рынка. К 2015 г. доля LiCoO 2 составит от 10 до 60% по разным прогнозам LiCo 1-x M x O 2 : 5-7 % рынка. M = Ni, Mn, Al,… LiMn 2 O 4 : 5-7 % рынка. LiFePO 4 : рынок зарождается. Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Краткий обзор по катодным материалам LiCoO 2 + пологая зарядно-разрядная кривая, высокая эффективность, циклируе - мость, приемлемая ёмкость, малый саморазряд, простота производства . Направления усовершенствования: O птимизация размера кристаллов и геометрии H анесение покрытий MgO , Al 2 O 3 , AlPO 4 , ZnO , ZrO 2 Легирование по позициям Со: LiNi 0,8 Co 0,2 O 2 (180мАч/г), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ,… Зарядные кривые LiCoO 2 и графита. Комбинация кривых даст профиль соответствующего ЛИА. - высокая цена кобальта, проблема безопасности, фазовые переходы при повышении напряжения или температуры, приводящие к необратимому снижению ёмкости, токсичность кобальтосодержащих материалов. Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Оптимизация размеров кристаллов и морфологии LiCoO 2 Lee S. // Journal of Power Sources . 2006. vol. 163 . 1. P. 274 Микрофотографии частиц LiCoO 2 , полученного стандартным методом (слева) и модифицированного образца (справа), синтезированного в токе CO 2 . Уменьшение размера кристаллов активного материала позволяет использовать более высокие токи для заряда и разряда батареи. Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Нанесение защитных покрытий на LiCoO 2 Chung K.,… // Journal of Power Sources . 2006 . vol. 163 . 1. P. 185 Покрытие частиц LiCoO 2 позволяет изменять состав слоя SEI , увеличивая его ионную проводимость и снижая сопротивление реакции переноса заряда. Защита активного материала от контакта с электролитом стабилизирует структуру LiCoO 2 при циклировании, продлевая срок службы . Разрядные профили LiCoO 2 (1) 0. 1 мА/см 2 , без полимерного покрытия (2) 1.0 мА/см 2 , без полимерного покрытия (3) 0. 1 мА/см 2 , полимерное покрытие ; (4) 1.0 мА/см 2 , полимерное покрытие ; Her L. ,.. . // Journal of Power Sources . 2004. 1 61. P.1247 Падение ёмкости LiCoO 2 ( 1 ) LiCoO 2 ( от 3,0 до 4,2В); ( 2 ) LiCoO 2 ( от 3,0 до 4,5В); ( 3 ) отожженный при 800 о С LiCoO 2 ( от 3,0 до 4,5В); ( 4 ) LiCoO 2 , покрытый ZrO 2 ( от 3,0 до 4,5В). Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Другие материалы T. Ohzuku, … / / Journal of Power Sources 174 (2007) 449 Li [Ni 1/2 Mn 3/2 ]O 4 LiMn 2 O 4 (c) LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 (d) LiFePO 4 (e) Li [Li 1/3 Ti 5/3 ]O 4 Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Li [Ni 1/2 Mn 3/2 ]O 4

LiMn 2 O 4

(c) LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2

(d) LiFePO 4

(e) Li [Li 1/3 Ti 5/3 ]O 4

LiMn 2 O 4 + дешевизна (1% от цены LiCoO 2 ) , экологичность, высокие токи. - Плохая циклирумость при повышенных температурах ,, малая ёмкость (120мАч/г). Направления усовершенствования : Оптимизация размера кристаллов и геометрии , нанесение покрытий. Легирование по позициям марганца: LiMn 1.99 Nd 0.01 O 4 , Li 1.06 Mn 1.94− x Al x O 4 , LiMn 2−x Ni x O 4 . LiFePO 4 + дешевизна сырья, термостабильность, экологичность, циклируемость, высокая ёмкость (до 170мАч/г), очень безопасен , не требует защитных схем, пологая зарядно- разрядная кривая - низкий рабочий потенциал , низкая электронная проводимость, сложная процедура синтеза. Направления усовершенствования: Минимизация размера кристаллов, создание композитов с углеродом. Легирование по позициям железа . Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

LiMn 2 O 4

+ дешевизна (1% от цены LiCoO 2 ) , экологичность, высокие токи.

- Плохая циклирумость при повышенных температурах ,, малая ёмкость (120мАч/г).

Направления усовершенствования :

Оптимизация размера кристаллов и геометрии , нанесение покрытий.

Легирование по позициям марганца: LiMn 1.99 Nd 0.01 O 4 , Li 1.06 Mn 1.94− x Al x O 4 , LiMn 2−x Ni x O 4 .

LiFePO 4 + дешевизна сырья, термостабильность, экологичность, циклируемость, высокая ёмкость (до 170мАч/г), очень безопасен , не требует защитных схем, пологая зарядно- разрядная кривая

- низкий рабочий потенциал , низкая электронная проводимость, сложная процедура синтеза.

Направления усовершенствования:

Минимизация размера кристаллов, создание композитов с углеродом.

Легирование по позициям железа .

Рынки для ЛИА Основные потребители: производители мобильных телефонов (доля ЛИА - 100%), производители ноутбуков (100%), карманные компьютеры и телевизоры (100%), фото- и видеоаппаратура, системы автономной сигнализации, связи, спецтехника. Космические и глубоководные аппараты. потенциальный рынок – гибридные и электромобили. Призматические и полимерные ЛИА для мобильных телефонов и мини-ноутбуков (0.1-4Ач) ячейка 18650 (2Ач) отдельно и в батарее для ноутбука Крупногабаритные ЛИА: 1 кг, 3.6В , 45 Ач. 8 кг., 10.8В, 84Ач. Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Основные потребители:

производители мобильных телефонов (доля ЛИА - 100%),

производители ноутбуков (100%),

карманные компьютеры и телевизоры (100%),

фото- и видеоаппаратура, системы автономной сигнализации, связи,

спецтехника. Космические и глубоководные аппараты.

потенциальный рынок – гибридные и электромобили.

Новые рынки для ЛИА С заменой LiCoO 2 на оливин стоимость катода уменьшается с 50 до 10% стоимости ячейки (*,**), что приведёт к появлению новых рынков для ЛИА: * A. Ritchie, W. Howard / Journal of Power Sources 162 (2006) 809–812; ** S.D. Gupta, J.K. Jacobs, R. Bhola, Developments in lithium-ion SuperPolymer® batteries for portable power applications, in: Proceedings of the 41st Power Sources Conference, June 2004, pp. 98–100. Автономные инструменты, аварийное освещение, UPS, медицинское оборудование, электрические велосипеды, скутеры, инвалидные коляски, хранение солнечной энергии (solar, etc.) Съёмная батарея для ноутбука – до 10 ч. работы Сборка батарей на заказ ЛИА типоразмера стандартного стартерного СКА Стандартный военный типоразмер батарея для электроскутера Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Рынок военной, космической и спец. техники. Батарея для подводной техники : 924 ЛИА. Широко распространена практика сборки батареи из сотен малых ЛИА (например, «18650» экономически целесообразно, безопасно). Примеры: Батареи для космических аппаратов : 8 ЛИА по 2 Ач. Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.) Батарея из 100 DD ячеек ( по 7.5A ч, 320г. ) : 360В, 500А импульсы. военные цели

Сборка литий-ионных аккумуляторов в НИИСТА. Проект по созданию опытного производства ЛИА. В результате мы сможем: Предлагать небольшие партии ЛИА отечественным производителям техники; Получать заказы на изготовление небольших количеств высокоёмких и высокомощных компактных аккумуляторов различных типоразмеров (наша технология не предполагает жёсткой привязки к установленным габаритам); Тестировать материалы отечественных производителей в ЛИА. Рассмотреть возможность производства и экспорта отечественных материалов и компонентов; Подготовить почву для возможного налаживания крупномасштабного производства ЛИА: получить опыт, выбрать оптимальные материалы,… Сроки: Начало проекта: зима 2008 г. Сдача опытного производства: лето 2008 г. Запуск линии и изготовление первого ЛИА: осень 2008 г. Приглашаем к сотрудничеству потребителей ХИТ и производителей материалов! Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Проект по созданию опытного производства ЛИА.

В результате мы сможем:

Предлагать небольшие партии ЛИА отечественным производителям техники;

Получать заказы на изготовление небольших количеств высокоёмких и высокомощных компактных аккумуляторов различных типоразмеров (наша технология не предполагает жёсткой привязки к установленным габаритам);

Тестировать материалы отечественных производителей в ЛИА.

Рассмотреть возможность производства и экспорта отечественных материалов и компонентов;

Подготовить почву для возможного налаживания крупномасштабного производства ЛИА: получить опыт, выбрать оптимальные материалы,…

Сроки:

Начало проекта: зима 2008 г.

Сдача опытного производства: лето 2008 г.

Запуск линии и изготовление первого ЛИА: осень 2008 г.

Приглашаем к сотрудничеству потребителей ХИТ и производителей материалов! Конечный продукт: Небольшие партии литий-ионных аккумуляторов (ёмкость одного элемента– до нескольких Ач). Ячейка собирается в мягком корпусе из фольги с термополимером. Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.)

Спасибо за внимание! Катодные материалы в литий-ионных аккумуляторах (Тарнопольский В.А.) Автор: Василий Тарнопольский К.х.н., глав. спец. Департамента Развития. Управляющая компания "Русские Аккумуляторы" +7 495 797-88-81 +7 905 700-47-48 www.accumulator.ru [email_address]

Спасибо за внимание!

Add a comment

Related presentations

Related pages

Lithium Batteries and Cathode Materials - Chemical Reviews ...

Citation data is made available by participants in CrossRef's Cited-by Linking ... Spinel LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 Cathode Materials for Lithium-Ion ...
Read more

High performance FeFx/C composites as cathode materials ...

... and X-ray photoelectron spectroscopy and used as cathode materials for lithium-ion ... G. Rus, and J Garcia ... 5 composite cathode material for ...
Read more

Cathode materials for rechargeable lithium ion batteries ...

Presented by Sameh Hamzawy Alagaraj Paulraj ... Cathode materials for rechargeable lithium ion batteries Jan 18, 2015 Science
Read more

CO₂ and O₂ evolution at high voltage cathode materials of ...

... Rus E , Sakuraba T ... electrolytes at high voltage cathode materials of Li-ion ... electrode in real Li-ion batteries, i.e., a lithium metal oxide ...
Read more

CO2 and O2 Evolution at High Voltage Cathode Materials of ...

2nd Eric D Rus + 2. ... of electrolytes at high voltage cathode materials of Li-ion ... gases during cyclic aging of lithium ion ...
Read more

Lithium Diffusion in Materials Based on LiFePO4 Doped with ...

Cathode materials based on the lithium iron double ... lithium iron double phosphates in a cathode material for lithium ion batteries. ... Rus sia). The ...
Read more

Lithium-ion batteries: advanced materials and technologies ...

Lithium-ion batteries: advanced materials and ... Оглавление / Contents : ... and Zhenguo Yang 2 Cathode Materials for Lithium-Ion ...
Read more

Use of strontium titanate (SrTiO3) as an anode material ...

Strontium titanate nanoparticles have ... anode and cathode in lithium-ion batteries ... lithium-ion battery anode and cathode materials using ...
Read more

On the gassing behavior of lithium-ion batteries with ...

Gas evolution has a profound effect on the functioning of state-of-the-art lithium-ion batteries. On one hand, ...
Read more