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La batterie lithium-ion est principalement composée de quatre parties : matériau d’électrode positif, matériau d’électrode négatif, électrolyte etBatterie Séparateur
Les matériaux cathodiques actuellement utilisés et développés pour les batteries au lithium comprennent principalement l’oxyde de cobalt de lithium, l’oxyde de cobalt de nickel au lithium, les matériaux ternaires de cobalt de manganèse de nickel, l’oxyde de manganèse de lithium de type spinel et le phosphate de fer au lithium de type olivine. Selon la classification des matériaux cathodiques, il existe trois voies principales pour le développement de batteries au lithium-ion : le manganèse au lithium modifié, les matériaux ternaires et le phosphate de fer au lithium. À l’heure actuelle, l’oxyde de cobalt au lithium demeure la principale force dans le domaine des petits matériaux cathodiques à piles au lithium, principalement utilisés dans les domaines traditionnels de la 3C (informatique, communication et e-lectronic grand public); les matériaux ternaires et l’oxyde de manganèse au lithium sont principalement utilisés dans les outils électriques, les vélos électriques et les véhicules électriques Au Japon et en Corée du Sud, sa technologie en tant que batterie électrique est relativement mature; phosphate de fer au lithium est principalement utilisé dans la puissance domestiqueBatterieet est également utilisé dans le stockage de l’énergie des stations de base et des centres de données, le stockage de l’énergie à domicile, le stockage de l’énergie éolienne photovoltaïque et d’autres domaines
Le développement de la technologie des batteries au lithium montrera les tendances suivantes
(1) L’oxyde de cobalt de lithium sera progressivement remplacé par des matériaux ternaires. Les matériaux ternaires combinent les avantages de l’oxyde de cobalt au lithium, de l’oxyde de nickel au lithium et des matériaux de manganèse au lithium, et ont un avantage sur le prix. Bien que le premier modèle roadster de Tesla ait utilisé des batteries d’oxyde de cobalt au lithium de 18650 lors de son lancement, son deuxième modèle produit en série, la Model S, utilisait des batteries de matériaux ternaires personnalisés Panasonic, à savoir des batteries de matériaux cathodiques en aluminium cobalt nickel. Le coût élevé des batteries à oxyde de cobalt au lithium est très évident dans la comparaison des deux modèles avant et après Tesla. La Model S utilise plus de 8 000 batteries, soit plus de 1 000 de plus que Roadster, mais le coût a chuté de 30 %. À l’heure actuelle, les matériaux ternaires NCM pour les batteries au lithium de haute performance ont été largement utilisés à l’étranger, mais les entreprises chinoises n’ont pas encore produit en série des produits.
(2) La proportion de manganèse au lithium augmentera. Comparé aux matériaux cathodiques d’oxyde de cobalt de lithium, l’oxyde de manganèse de lithium a les avantages des matières premières abondantes, du prix bas et de la non-toxicité. L’inconvénient de l’oxyde de manganèse de lithium liMnO2 en couches utilisé comme matériau d’électrode positive pour les batteries lithium-ion est que, bien que la capacité est élevée, il est instable à des températures élevées, et il est facile de se transformer en une structure spinel pendant la charge et la décharge, entraînant une décomposition excessive de la capacité. L’application de matériaux de manganèse au lithium est concentrée sur le marché des batteries grand public, et les batteries électriques sont principalement des batteries électriques pour bicyclettes.
(3) Le phosphate de fer au lithium a encore beaucoup de place pour l’amélioration technologique. Les performances à basse température et la décharge de taux des matériaux cathodiques de phosphate de fer de lithium peuvent atteindre le niveau d’oxyde de cobalt de lithium, et c’est également une puissance prometteuseBatteriematériel à l’heure actuelle. Cependant, en raison des goulots d’étranglement techniques, la consistance et la densité énergétique unitaire des batteries au phosphate de fer au lithium sont faibles. En Chine, il existe des systèmes relativement matures de stockage d’énergie au phosphate de fer au lithium, mais le développement industriel actuel des matériaux de phosphate de fer au lithium en Chine est encore inférieur au niveau des pays développés.
Dans le domaine de l’industrie des matériaux cathodiques à piles électriques, les compagnies de batteries électriques en Chine, au Japon, en Corée du Sud et aux États-Unis adoptent différents systèmes de matériaux; Les entreprises chinoises utilisent principalement du phosphate de fer au lithium, et les entreprises japonaises et coréennes utilisent principalement de l’oxyde de manganèse au lithium et des matériaux ternaires. On prévoit qu’en 2015, la proportion de matériaux ternaires dans les matériaux cathodiques passera à 35 %, la proportion de manganèse au lithium passera à 30 % et la proportion d’oxyde de cobalt au lithium tombera à 25 %.
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