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코발트와 리튬 배터리의 손잡고 헤어지다
하지만 코발트로 인해 전기 자동차에 삼원 리튬 배터리가 대량으로 응용되는 데 장애가 생겼습니다. 이 리튬 배터리' 영웅' 에 대해 배터리계도' 흐지부지, 은명' 을 할 방법을 끊임없이 강구하고 있다. 최근에 마침내 돌파구가 생겼다.
9 월 28 일 베이징 국제 모터쇼 기간 동안 하이브 에너지는 코발트가 없는 배터리 제품 계획 회의를 발표했다. 회사는 202 1 년 6 월에 코발트가 없는 배터리를 양산한다고 발표했다. 이는 인간이 고비 에너지 재료 배터리의 기술 노선에서 코발트의 제한을 벗어났다는 것을 의미한다.
그 결과, 에너지 동력 배터리보다 더 많은 비용 절감 공간을 확보하면서 에너지 밀도를 계속 높여 수명이 더 길고 경제적인 전기 자동차를 일반인의 집으로 끌어들일 수 있게 되었습니다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 에너지, 에너지, 에너지, 에너지, 에너지, 에너지, 에너지, 에너지, 에너지)
코발트의 출현과 출발은 인류가 리튬 배터리를 정복하기 위한 투쟁의 역사에서 의미 있는 장이다.
코발트로 리튬 배터리를 만들까요?
원소 주기율표를 엽니다. 왼쪽 맨 위에는 수소, 그리고 리튬이 있습니다.
리튬은 원소에서 이런 지위를 가지고 있으며, 그것의 특성과 관련이 있다.
리튬의 원자량은 얼마입니까? 6.94 는 모든 금속 중에서 가장 가볍다. 리튬의 표준 전극 전위는 얼마입니까? -3.045v; 금속 중 가장 낮은 것; 게다가 리튬의 비용량도 금속 중 가장 높고 리튬의 전기화학당량은 가장 작다. 이 네 가지 특징은 리튬을 고에너지 밀도 에너지 저장 요소로 만드는 선천적인 장점을 가지고 있다.
20 세기 중후반에 금속 리튬은 배터리의 음극으로 사용되기 시작했다. 하지만 충전 과정에서 발생하는 리튬 가지정과 같은 문제로 금속 리튬을 음극으로 직접 사용하는 시도는 참패였다.
수정은 다이어프램을 관통하여 단락을 만든 다음 불을 붙이는 도식도를 만든다.
리튬 배터리의 발전에는 전복적인 방안이 필요하다. 화학자들은 금속 리튬을 음극으로 사용하는 대신 리튬 이온이 함유된 화합물을 음극으로 사용하는 방법을 찾으려고 노력해 왔으며, 충전방전 과정에서 재료 구조의 안정을 유지할 수 있다.
어떤 화합물입니까?
20 19 노벨 화학상 수상자 존? 을? 구드노는 코발트 함유 물질이 최고이자 가장 안정적이라는 결정적인 발견을 했다.
이 재료는 리튬 코발트 산화물이다. 최대 실제 밀도 (5. 1g/cm3) 와 압축 밀도 (약 4.3? G/cm3), 이는 배터리 크기에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 배터리 분야에서 독보적입니다.
1980 년, 그는 이 새로운 고에너지 밀도 양극 (음극) 재료인 코발트산 리튬을 발표했다.
옥스포드 대학은 충전식 배터리 양극의 발견으로 리튬 코발트 산화물을 기념하기 위해 Goodenough 의 실험실 밖에 간판을 세웠다. 출처: 위키피디아.
대양 건너편에서 일본 화학자 아킬라 길노 (20 19 노벨 화학상 수상자 2 명) 가 코발트산 리튬 배터리의 마지막 수수께끼를 완성했다. 폴리아세틸렌 소재 (나중에 탄소재료로 변환됨) 를 양극 (음극) 으로 리튬 이온 배터리를 만들었다. 이 설계는 리튬 금속을 완전히 제거하여 배터리의 안전성을 높였다. 이 기술 패러다임은 리튬 이온 배터리의 기본 개념을 확립했다.
199 1 년 소니가 상용화했습니다. 이후 코발트산 리튬 배터리가 널리 사용되고 있다.
코발트: 감당할 수 없는 무게
코발트산 리튬 배터리가 소비자용 전자 제품에만 사용되는 경우 코발트는 리튬 이온 배터리에 계속 존재할 수 있습니다. 소비자용 전자전지의 소모량이 비교적 적기 때문에, 비용에 대한 민감도는 자동차보다 훨씬 못하다.
그러나 테슬라가 코발트산 리튬 배터리를 순수 전기 자동차에 성공적으로 적용한 후 코발트의 문제가 확대되었다.
자원이 부족하고 가격이 비싸서 과충전 안전 성능이 떨어진다.
코발트 산 리튬의 코발트 함량은 약 60.2% 입니다.
즉, 1 톤 코발트산 리튬의 리튬 함량은 0.07 톤에 불과하지만 코발트의 함량은 0.6 1 톤에 달해야 하며 리튬의 8 배 이상이다. 코발트의 지각 함량은 리튬의 6 분의 1 에 불과하며, 매년 채굴되는 코발트광도 리튬 광산의 절반에 불과하다.
전 세계 코발트 생산량의 60% 는 불안정한 콩고 (금) 에서 나온다. 20 16 과 20 17 년 동안 전국적으로 코발트 66000 톤과 64000 톤을 각각 생산했다. 생산량이 2 위를 차지한 중국은 20 16 연간 생산량이 7700 톤에 불과하다.
코발트 광산
생산량이 낮다는 것은 조작하기 쉽고 가격이 폭락한다는 것을 의미한다.
20 17 년 런던 금속거래소 코발트 가격이 톤당 75,000 달러로 올라 연간 상승폭이 130% 를 넘어섰다. 20 18 년 2 월 2 일 코발트가격이 8 만 달러 정수 관문을 돌파했고, 3 월 2 1 일 신기록을 세우며 톤당 9 만 5 천 달러에 달했다.
또한 코발트의 채굴에는 아동 노동과 수공 채굴도 포함된다.
리튬 코발트 산화물 정극 소재의 돌파구는 리튬 이온 배터리에 대한 업계의 기대를 다시 한 번 높였으며, 과학자들은 여전히 더 나은 정극 재료를 찾아 배터리 성능을 더욱 향상시키고 있다. 그러나 그들의 시도는 코발트에서 벗어나지 못했다.
1997 -2000 년 동안 일본과 미국 기업들은 니켈 코발트 알루미늄 또는 니켈 코발트 3 원 재료를 연이어 발명해 음극 재료인 코발트산 리튬에 도전했다.
하지만 삼원 재료의 진정한 상업화는 제프 다인 (Jeff Darn) 입니다. 제프. 댄, 오늘 테슬라와 함께 일한 사람입니다.) 200 1 캐나다 달하우시 대학 물리학 교수, 3M 그룹 캐나다회사 수석 과학자 제프 다은은 대규모로 상용화할 수 있는 니켈 코발트 삼원 복합 정극 재료를 발명해 시장 진출의 마지막 단계를 돌파했다.
Goodenough 팀과 다른 화학자들도 리튬 철 인산염, 리튬 티타늄산, 리튬 티타늄산 등의 재료에 대한 기술 노선을 제시했지만, 코발트를 함유한 삼원 배터리는 고비 에너지 배터리의 기술 노선에서 절대적인 주류였다.
현재 삼원 재료는 이미 전동차 분야의 주요 기술 노선이 되었으며, 높은 니켈과 낮은 코발트의 추세는 이미 매우 뚜렷하다. 111/523/622/811네 가지 비율에서 ni
코발트를 완전히 제거할 수 있을까요?
코발트와 헤어지다
파나소닉과 테슬라는 먼저' 코발트 없음' 선언을 발표했다.
20 18 년 파나소닉은 전기자동차용 코발트가 없는 배터리를 개발하고 있다고 발표했다.
파나소닉 배터리를 사용해 온 테슬라의 Model 머스크 역시 테슬라 모델에서? 3, 코발트 함량은 3% 이하로 떨어졌습니다. 그들은 차세대 배터리에서 코발트를 완전히 포기하기 위해 기술을 계속 개선할 것이다.
당대 암페어 테크놀로지 유한공사도 코발트가 없는 배터리 기술을 비축했다고 밝혔다.
코발트화되지 않도록 세 가지 문제를 해결해야 합니다. 하나는 Li/Ni 의 혼합 방전이고, 다른 하나는 순환 성능이 떨어지는 것입니다. 셋째, 전해질은 고압 플랫폼 하에서 산화되어 분해된다. 코발트가 없는 배터리 상용화에 실패한 기업들은 기본적으로 이에 얽매여 있다.
그러나, 이 기업들은 새로운 배터리 힘에 의해 빼앗겼다.
만리장성 자동차에서 탈태한 벌집 에너지는 20 19 에서 코발트가 없는 배터리를 최초로 발표했다. 그들은 니켈산 리튬을 기초로 니켈산 배터리를 만들었다.
출처: 벌집 에너지
하이브는 주로 양이온 도핑 기술, 단결정 기술 및 나노 네트워크 코팅 기술의 세 가지 기술을 통해 이러한 문제를 해결합니다.
양이온 도핑 기술이란 결정체 구조에 산소와 화학결합 에너지가 높은 양이온을 섞어 재료의 상한전압을 높이는 것을 말한다. 양홍신 벌집에너지회사 회장은 코발트 대신 두 가지 화학키가 더 강한 원소를 사용하고 재료에 섞었다고 설명했다. 학습을 강화함으로써 안정적인 산소 팔면체 구조를 구축하고, Li/Ni 의 혼합방전을 줄이고, 재료의 안정성을 크게 높여 4.3-4.35 V 전압에서 안정적으로 작업할 수 있으며, 에너지 밀도는 인산 철리튬보다 40% 높다.
두 번째 핵심 기술은 단결정 기술입니다. 배터리는 중요한 공정인 극판 제작 과정의 고강도 압연을 거쳐야 한다. 한정된 공간에 더 많은 활성 물질을 첨가하기 위해 더 높은 압축 밀도를 추구해야 한다.
현재 배터리 업체는 다결정 소재를 많이 사용하고 있다. 다결정 재질 입자가 롤링 과정에서 눈에 띄게 부서지면 양극과 전해질이 반응하여 대량의 가스가 생성되므로 배터리 수명이 빨라지고 감쇠가 빨라지며 안전 문제가 발생할 수 있습니다. 동시에, 재료의 구조도 무너지고, 리튬이온은 움직일 수 없어 수명이 빠르게 떨어진다.
단결정 재질 입자 강도가 더 강하고 구조가 더 안정적이며 내압 강도가 다정보다 10 배 높아져 배터리의 에너지 밀도를 효과적으로 높일 수 있습니다. 동시에 단결정 재질은 붕괴하기 쉽지 않으며, 배터리 수명은 다결정 니켈 3 원 배터리보다 70% 높다.
세 번째 블랙 기술-나노 네트워크 코팅 기술. 코발트가 없는 재질을 합성하는 과정에서 하이브 에너지는 나노 네트워크 코팅 기술을 사용하여 단결정 표면에 나노 산화물을 감싸 양극소재와 전해질의 부작용을 줄일 수 있으며, 이 기술은 고전압에서 재료의 순환 성능을 높이는 데 효과적이다.
하이브에는 코발트가 없나요?
하이브의 계획에 따르면 최초의 코발트 없는 제품은 590 모듈, 용량 1 15Ah, 에너지 밀도 245wh/kg 를 기반으로 하며 대부분의 신형 순급 플랫폼에 장착될 수 있으며 내년 6 월에 출시될 예정입니다. L6 박판은 코발트가 없는 장전심, 용량 226Ah, matrix pack 은 880 km 갱신 마일리지, 202 1 하반기 양산을 가능하게 한다.
베이징 모터쇼 기간 동안 하이브 에너지는 코발트가 없는 제품의 계획을 더 자세히 설명했다.
양홍신에 따르면 벌집의 코발트가 없는 배터리는 E 플랫폼과 H 플랫폼으로 나뉜다. 현재 * * * 는 90Ah 용량의 VDA 라는 네 가지 제품을 출시할 계획입니다. 1.5x (39x 148x 102.5mm 크기) 코발트가 없는 배터리1/kloc/ VDA? 2x (크기 52x148x112mm) meb, 코발트가 없는 배터리, 용량1/kloc/ 1.5x (크기: 33.4x220x 102.5mm) 코발트가 없는 배터리와 226Ah 용량의 L6 (크기: 21.5x50
출처: 벌집 에너지
E 플랫폼과 H 플랫폼이 생산하는 코발트가 없는 배터리는 재료 공예가 다르다. 이 중 E 플랫폼의 배터리 소재는 주로 고농도 양이온 도핑, 나노 네트워크 코팅, 미크론 입자 크기 제어 및 리튬 삽입 경로 최적화를 사용합니다. 202 1 연간 생산량 160mAh/g, 2023 년에는 170 mAh/g 로 올라갈 수 있습니다. H 플랫폼의 배터리 소재는 주로 나노 네트워크 코팅 기술, 단결정 기술 및 양이온 도핑 산소 8 면체 구조를 사용합니다. 2020 년 용량은 1.80 mAh/g 에 도달하고 2022 년에는 1.85 mAh/g 로 올라갑니다.
하이브 에너지 H 플랫폼과 E 플랫폼에서 생산되는 코발트가 없는 배터리는 서로 다른 차량 위치 지정 시장에 해당하며 300 ~ 800km 의 모든 차량을 포괄하여 A00-D 차량의 전체 장면 응용을 가능하게 하며 전체 범주의 평생 보증을 지원합니다.
현재 하이브 에너지의 코발트가 없는 배터리는 이미 적재 테스트를 거쳤다. 곧 코발트가 없는 배터리는 양산 전기 자동차에 투입될 것이다. 고비 에너지 동력 배터리는 마침내 코발트가 없는 것을 실현했다
코발트가 없는 의미
Goodenough 팀이 코발트를 리튬 배터리에 도입한 지 40 년이 되었다.
40 년이 지난 오늘날, 중국이 이끄는 전기자동차 보급의 물결이 유럽으로 번지고 있으며, 전 세계로 더 번지는 추세가 있다. (윌리엄 셰익스피어, 전기자동차, 전기자동차, 전기자동차, 전기자동차, 전기자동차, 전기자동차)
그러나, 전기 자동차와 전통 연료 자동차의 보급은 적어도 두 가지 장애를 극복해야 한다. 하나는 실제 항속, 즉 겨울, 난방, 고속 등의 장면의 항속을 감안하면 계속 상승해야 하고, 다른 하나는 비용을 계속 낮춰야 한다는 것이다.
전자는 단기간에 전기 구동 효율을 크게 높일 수 없는 상황에서 더 많은 배터리를 적재하여 달성해야 하지만, 너무 많은 배터리의 자중은 늘릴 수 없다. 즉, 전력 배터리는 계속 에너지 밀도를 높여야 한다. 기존 차종이 더 많은 배터리를 적재하여 더 긴 수명을 얻을 수 있도록 해야 한다. 원래 삼원 배터리 탐구의 고비 에너지 방향은 반드시 견지해야 한다.
후자, 양산의 맥락에서, 동력 배터리의 비용은 재료 비용에 무한히 가깝다. 코발트라는 가장 비싼 재료를 제거해야만 동력 배터리의 비용을 충분히 낮출 수 있다.
코발트가 없는 배터리 솔루션은 리튬 이온 배터리의 성능과 비용 절감 사이에 탁월한 균형점을 찾아 전기 자동차의 발전에 걸림돌을 없앴습니다.
중국은 원래 전기자동차의 보급에 주도적인 역할을 했다. 코발트가 없는 배터리의 초기 상용화는 중국이 전기자동차의 선두 우위를 유지하는 데도 도움이 된다.
미래를 내다보면 코발트가 없는 배터리의 역사는 그 선배인 코발트산 리튬과 니켈 코발트 배터리보다 더 흥미진진할 것이다.
이 글은 자동차 작가 자동차의 집에서 온 것으로, 자동차의 집 입장을 대표하지 않는다.