SK хвастается тем, что в LFP заменила нанотрубки в пасте на порошок. Похоже, это первое официальное подтверждение использования нанотрубок.
Южнокорейский производитель литиево-ионных элементов и батарей SK On заявил, что ему удалось создать катоды для элементов типа LFP, в которых нанотрубки, использовавшиеся в составе пасты, были заменены нанотрубками в порошкообразной форме. Возможно, это звучит не слишком впечатляюще, но на самом деле это многое объясняет в отношении огромных прорывов, которые мы наблюдали в последние годы в сегменте литиево-железо-фосфатных элементов, производимых в Китае.
Ситуация с LFP становится более понятной
Оглавление
Ситуация с LFP становится более понятной
Как происходит зарядка литиево-ионного элемента
Нанотрубки официально подтверждены
Как происходит зарядка литиево-ионного элемента
Ещё в начале текущего десятилетия литий-железо-фосфатные (LFP) аккумуляторы обладали низкой энергетической плотностью и медленно заряжались, причём их основными преимуществами по сравнению с Li-NCM были более медленная деградация и более низкая цена. Начиная с 2024 года китайские LFP-аккумуляторы показывают рекордные показатели по скорости зарядки, их энергетическая плотность догнала хорошие показатели Li-NCM, а цены не только не выросли, но даже снизились. В сообщении SK On, до которого добрался портал The Elec, подробно объясняется эта ситуация.
Поток ионов лития во время зарядки. Видна катода (слева) и анода (справа) (c) US DoE
Процесс зарядки литий-ионного аккумулятора заключается в перекачке ионов лития от катода к аноду. Аноды в основном состоят из графита, структура которого представляет собой обширные пласты атомов углерода с большим количеством пространства между ними. Здесь нет перекрытий. Когда ион лития попадает в такую щель, по обеим сторонам от него раскинулись огромные пространства, простирающиеся на всю длину [в его масштабе], в которых он может зафиксироваться именно там, где оказывается электрон.
Однако ионы лития должны откуда-то там появляться — они должны дрейфовать от катодов. Проблема в том, что катоды представляют собой гораздо более сложные кристаллические структуры (на иллюстрации выше: зеленые, слева). Чтобы ионы лития смогли вырваться из них, им необходимо прокладывать зигзагообразные пути. До сих пор не было ясности, как китайцам удалось заставить свои катоды выделять ионы с такой стремительной скоростью. По крайней мере, официально, поскольку существовали предположения относительно нанотрубок, обогащенного и предварительно сформированного слоя SEI или свободных ионов лития, дрейфующих в электролите.
Нанотрубки официально подтверждены
А теперь информация от SK On, которая, вероятно, отобрала лучшие китайские элементы в процессе разработки собственных LFP-элементов: «в катодах мы используем нанотрубки». Ранее они наносились в виде пасты (то есть с использованием растворителя), но теперь приняли форму порошка. Нет сомнений, что корейцы скопировали своё «открытие» у китайцев, ведь те являются лидерами в мире по производству LFP-элементов. Другими словами, китайские LFP-элементы могут заряжаться с огромной мощностью (то есть катоды мгновенно высвобождают ионы лития), потому что компании из Китая применили в них нанотрубки. Они выполняют роль автомагистралей, труб, по которым ионы лития могут вырываться наружу из катода без замедления в кристаллической структуре.
SK On смогла начать производство LFP-элементов только в 2023 году
Неясно, присутствуют ли нанотрубки также в анодах, но там, возможно, более важной формой углерода является графен [дальновидные предположения редакции Elektrowozu]. Его сеть, окружающая зёрна графита, позволяет повысить плотность энергии за счёт домешивания кремния (Si/C), поскольку она защищает структуры от разрушения ионами лития. SK On этим не хвастается, но мы знаем, что китайские производители аккумуляторов уже давно дополняют аноды кремнием, причём сегодня он составляет уже несколько процентов материала электрода.
Что касается самого открытия SK On: использование нанотрубок в порошке вместо в пасте позволяет отказаться от этапа нагрева электрода для испарения растворителя. Очевидно, что нанотрубки можно просто смешать с катодным материалом, прессовать, и их эффективность будет такой же, как у паст. Это важно, поскольку нагрев — энергозатратный процесс, тогда как при сухих катодах он становится совершенно ненужным.
Упорядоченные нанотрубки под микроскопом (c) Meijo Nano Carbon, источник: BusinessWire
Оценка статьи
Оценка читателей
[Итого: 5 голосов Средний балл: 4.8]
Не пропустите новые материалы, НАЖМИТЕ и ПОДПИШИТЕСЬ на Elektrowoz.pl в Google News. Вас также могут заинтересовать следующие рекламы: