“CIBF丨蜂巢能源李子郯：无钴正极材料技术与应用”

2021年3月18日，由中国化学与物理电源领域协会动力电池应用分会联合电池新闻网联合举办的第二届新能源汽车及动力电池( cibf深圳)国际交流会在深圳隆重召开。 大会期间，蜂巢能源科技有限企业材料事业部总经理李子乡以《无钴正极材料技术与应用》为主题发表了主题报告。

以下是演讲的实录:

我是蜂巢能源材料事业部李子乡。 今天把蜂巢能源的无钴正极材料的开发进展和应用分享给大家是首要的。 无钴材料广义上为:1.钴酸锂； 2 .磷酸铁锂； 3 .立方晶体； 4 .高电压型5v立方晶。 今天我们来谈谈三元层状结构的无钴材料。 就是去除钴。

(图片)这是材料的结构，属于六方晶体。 这是钴酸锂和三元的结构，有金属层、锂金属层。 从配置来看，这个配置是最低能量，四价镍很活跃。 最右边是三元的热扩散图。 由钴、镍、锰三元素合成的材料，颜色越红越稳定。 于是，开始设计无钴材料、二元材料的路线如下。 锰和镍没有钴，50%是镍，50%是锰最稳定。 我们按从黑色、深蓝色到浅蓝色的镍锰比例设计了这种材料。

随着镍含量的提高，容量会变得非常高，但由于无钴材料没有钴，锰会变多，自然二价镍会变多，二价镍的混排会变得严重。 无二价钴的锂镍混排还是变多了，与三元材料相比容量变低了。

(图片)这是我们企业二元无钴材料的开发过程，这是国际学术机构开发无钴材料的过程，从2003年开始，日本开发了5050个镍锰酸锂，但循环不畅。 2006年，采用离子交换法研制出第一镍锂混合排放的5050材料，容量达到183毫安/克。 去年北大搞了高锰系，容量达到250以上，这属于富锂锰级范畴。 同年，开发了5644。 他们认为镍含量5644比5050好。 年，大家对高镍热稳定性不太满意，但从学术上看，90多三元材料有钴和无钴的情况下，人们认为有钴的安全性更好，他们的研究得出的结论是有钴反而不好，而镍和 年，镍为90纳米和nca，有钴比没有钴好得多。 最近，南理工的项教授做的也是，他们做的是富锂锰级，容量循环1400能保持97%以上，这做得非常好。

介绍本公司二元无钴材料的开发进展。 本公司从前驱体、元素比率、包埋、掺杂进行设计，设定镍锰比率，寻找前驱体、掺杂、掺杂很重要。 钴用完了，为了稳定材料的结构，我们要想办法寻找一种或几种掺杂元素。 所有正极材料都需要包埋，液态电解液，特别是高电压时需要找到合适的，离子扩散系数必须是非常好的包埋材料。

照片(这是我们开发的高镍90系的无多晶钴材料，容量在200以上，并且可以循环5天以上，保持97%以上。 热稳定性和811差不多。

(图片)二是单晶高电压化迅速发展，进一步降低镍含量，镍保持在70-80%之间，锰为20-30%，适应4.3v以上。 这是单晶形态，粒子分散度非常好，表面包埋非常均匀，要想更详细地看，可以看透射照片。 在不通电的状态下，50个循环为97左右，dsc温度高20%左右。

介绍高电压单晶无钴材料在全电中的发挥情况。 这是我们企业电池团队开发的med115a/小时的测试情况，可以看出，通常的周期基本上超过2500次，预计45度的高温周期也在1200次以上。

照片(这是内阻的情况。 10%时常温内阻可以，20%、50%、5%，25%长10秒放电，放电功率超过2000瓦。

介绍无钴电池的安全性数据。 这张照片显示了热盒的延迟。 130个热盒没有起火爆炸。 第二个实验上升20℃，150的情况下，测试后翻转盘翻转，但没有起火和爆炸。 过充电在140%的过充电条件下发生了反转，但是没有起火。 这是针刺。 5层扎针不会着火或爆炸。 电池还非常健全。 虽然可以看到极片，但除了针刺以外没有很大的变化。 在短路、测试条件、满充电、60度的情况下进行的实验中，翻转盘也没有打开。

介绍无钴正极材料的快速发展方向。 有三个方向。 1 .继续层状二元无钴2 .无钴锂正极，目前正在开发中，低镍和无镍材料，260至300毫安/时/克； 3 .尖晶石的方向，我们在实验室里是130毫安/时/克，这个循环性能非常好。

简要介绍蜂巢能源企业的情况，蜂巢能源源于长城汽车动力电池事业部，逐年独立、快速发展，截至目前，以小区和模块为主业，以上正极材料、矿产资源、下储存、光伏发电等全产业链路布局， 发展迅速，员工3000+，研发人员所占比例达到52%，外聘专家500人，研发投资每年近30亿，计划2050年突破2GW时的产能建设。

照片(这是河北保定的研发中心，这是无锡的研发中心，在国内是双研发中心。 这是常州的工厂，小区分三期，正极材料也分三期，到完成为止，正极材料可达2.5-3万吨/年。 然后，今年建成马鞍山工厂、遂宁工厂、湖州工厂，陆续开工建设。 感谢您的聆听。

(注:这篇文章是根据现场速记整理的，未经演讲嘉宾审查，请勿作为参考资料转载！ ）

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