Kun litium -akkukennojen energiatiheys ylittää 300 wh/kg: n kynnyksen, korkean nikkelipositiivisen elektrodin materiaalista tulee sen takana avainkäyttövoima. Nikkelipitoisuus on hypännyt viidestä sarjasta (NI50%) 8 -sarjaan (NI80%) ja jopa 9 -sarjaan (NI90%), mikä ei vain lisää akun kapasiteettia yli 20%, vaan myös edistää sähköajoneuvon etäisyyttä yli 600 kilometriä. Mutta tämän "nikkelin lisäyskilpailun" takana on tiukka tasapaino materiaalin vakauden ja prosessin tarkkuuden välillä.
1 Aktiviteetti- ja vakauspeli: läpimurto materiaalitasolla
Korkeiden nikkelimateriaalien keskeinen ristiriita on toiminnan ja vakauden välinen kompromissi. Nikkelipitoisuuden lisääntyminen parantaa litiumioni -deterkalaatiokykyä, mutta se voi johtaa positiivisen elektrodimateriaalirakenteen romahtamiseen - 8 sarjan solun kapasiteetin retentioprosentti on yleensä 10% pienempi kuin 5 sarjan solun 200 syklin jälkeen. Tämän ongelman ratkaisemiseksi valmistajat omaksuvat "monokiteisen" prosessin perinteisten monikiteisten hiukkasten valmistamiseksi täydellisiksi yksittäisiksi kiteiksi vähentäen hiukkasten välisiä rajareaseaktioita. Yrityksen 9-sarjan yhden kidesolujen sykliikä on ylittänyt 1500 kertaa, mikä on 50% pidempi kuin tavalliset monikiteiset tuotteet.
Pintapäällystekniikka on kuin "suojavaatetus" positiiviseen elektrodimateriaaliin. Peittämällä hiukkasten pinta kerroksella al ₂ o ⅲ tai lipo ⅲ -kalvoa, se voi estää elektrolyyttien eroosion vaikuttamatta litiumionien johtavuuteen. Testit ovat osoittaneet, että kapasiteetin rappeutumisnopeus 811 akkukenno (NI80% CO10% MN10%) pinnoituskäsittelyn jälkeen vähenee 30% korkean lämpötilan pyöräilyn aikana 60 asteessa. Dopingin modifiointitekniikka voi parantaa kiderakenteen stabiilisuutta ottamalla käyttöön elementtejä, kuten MG ja ZR. MG: llä seostettu 92%: n korkea nikkeli -akkukenno ylläpitää edelleen 85%: n kapasiteetin pidätysastetta 1000 syklin jälkeen, mikä ylittää huomattavasti teollisuuden keskiarvon 70%.
2 millimetrin tason prosessin hallinta: Tarkkuustaistelu tuotantoprosessissa
Korkeat nikkelimateriaalit ovat erittäin herkkiä kosteudelle, ja eräpajan on ylläpidettävä kuiva ympäristö, jonka kastepiste on alle -40 astetta, mikä on 100 kertaa kuivempi kuin autiomaa -alueilla oleva ilma. Kun kosteuspitoisuus ylittää 50 ppm, se aiheuttaa materiaalihydrolyysin tuottamaan HF -kaasua, syöpistävät elektrodit ja aiheuttavat solujen turvotusta. Johtava yritys käyttää kolmitasoista kuivausjärjestelmää (kiertovaikuttaminen+tyhjiöleiveys+inertti kaasujen suojaus) materiaalien kosteuspitoisuuden hallitsemiseksi 10PPM: n sisällä vähentäen akkukennojen vika-määrän alle 0,5%: iin.
Pinnoitusprosessin pintatiheysvirhe on ohjattava ± 1%: n sisällä, muuten liiallinen paikallinen nikkelisisältö voi aiheuttaa mikroporttia. Ningde Times -tuotantolinja käyttää laser -online -havaitsemista hallitakseen elektrodin paksuuden vaihtelun 2 μm: n sisällä ja yhteistyöhön servomoottorien kanssa pinnoitteen nopeuden säätämiseksi reaaliajassa, mikä lisää korkeiden nikkeli -akkukennojen satoa 75%: sta 92%: iin. Vieritysprosessi hyväksyy "gradienttipaine" -teknologian, reunapaine 10% alhaisempi kuin keskusta, välttäen korkean nikkelimateriaalin hiukkasten rikkoutumisen. Elektrodien tiivistymistiheys voi saavuttaa 4,2 g/cm ³, mikä on 8% korkeampi kuin perinteiset prosessit.
3 Skenaariopohjainen sovellus: Tapa sopeutua sähköajoneuvoista energian varastointiin
Nykyään korkeat nikkeli-akkukennot ovat tunkeutuneet huippuluokan sähköajoneuvoista energian varastointikenttään. Kotitalouksien energian varastointiparistoissa 8 -sarjan akkukenno, jolla on energiatiheysetu, vähentävät energian varastointikaapin kokoa 15%. Kustannusten tasapainottamiseksi valmistajat kuitenkin käyttävät usein "korkeaa nikkeliä+litiumrautafosfaattia" -hybridivarastoliuosta - käyttämällä korkeita nikkeliä akkukennoja nopeaan lataamiseen ja purkamiseen päivällä ja litiumrautafosfaattia ylläpitääkseen perusvirtalähdettä yöllä, saavuttaen win -win -tilanne suorituskyvyn ja talouden välillä. Tämän ratkaisun käyttöönoton jälkeen saksalaisen kotitalouden energian varastointijärjestelmä vähensi sähkön kustannuksia 0,1 eurolla kilowattitunnilla ja lyhensi sijoitusmaksujaksoa 1,5 vuodella.
Erityisten ajoneuvojen alalla on osoitettu korkean nikkeliakkujen korkean nopeuden suorituskyky. 9 -sarjan akkukennoilla varustettu sähköhaarkki voi tukea 1C nopeaa latausta (täysin ladattu 1 tunnissa), pidentäen jatkuvan käyttöajan 8 tuntiin, mikä on 30% korkeampi kuin perinteiset litiumrautafosfaatti -akut. Droonien kentällä 21700 -määritelmän korkean nikkelin lieriömäisen akkukennon energiatiheys on 280wh/kg, mikä mahdollistaa sadonsuoja -droonien kestävyysajan ylittää 40 minuuttia ja lisää toiminnan tehokkuutta 25%.
Korkeiden nikkelipositiivisten elektrodisolujen kehitys on olennaisesti "tarkan manipuloinnin" tekninen taide - sen tavoitteena on maksimoida nikkelin elementtien energiapotentiaali samalla kun peukaloi niiden "kovaa malttia" materiaalimodifioinnin ja prosessien optimoinnin avulla. Teknologioiden, kuten kobolttivapaan korkean nikkeli- ja ydinkuoren rakenteen, kypsyyden avulla tämä tasapainotustekniikka työntää litiumparistoja kohti korkeampaa energiatiheyttä ja pidempää käyttöikää.