¿Por qué Honeycomb Energy puede atreverse a decir que se producirá en masa el próximo año si Tesla y BYD no pueden fabricar baterías sin cobalto?

En 2012, Great Wall Motors decidió llevar a cabo investigación y desarrollo de baterías de iones de litio y estableció un equipo de proyecto de baterías. Luego, para cumplir su promesa de electrificar el mundo, la división de baterías eléctricas se independizó y fundó Hive Energy. El cambio y la renovación parecen ser los principios marcados por Honeycomb Energy desde el principio. Esto no es sólo el resultado de una fábrica de baterías, sino también de la ambición de una marca de automóviles que la respalda.

El 18 de mayo, Honeycomb Energy, una empresa de baterías eléctricas independiente de Great Wall Motors, anunció el lanzamiento oficial de baterías sin cobalto. Esta batería sin cobalto es verdaderamente libre de cobalto y reemplaza las tradicionales de níquel-cobalto. baterías El elemento cobalto en la batería de manganeso se elimina y el material del cátodo es solo níquel-manganeso, logrando el objetivo de contenido cero de cobalto.

Honeycomb Energy no se limita a hablar sobre el papel, sino que pone sus ideas en práctica. En la rueda de prensa presentó dos baterías sin cobalto: una tiene una densidad energética de 245 Wh/kg y una capacidad de 115 Ah. y una autonomía de crucero de Alcanzando 600 km, se producirá oficialmente en masa antes de junio del próximo año. La otra batería tiene una capacidad de 226 Ah, una densidad de energía de 240 Wh/kg y una autonomía de crucero de 880 km, y también será masiva. producido en la segunda mitad del próximo año.

En los últimos años, los fabricantes de baterías han apostado por el desarrollo de baterías sin cobalto, pero hasta el momento no ha habido una comercialización real de baterías sin cobalto. Entonces, ¿es realmente tan importante el cobalto en las baterías?

Sí, es así de importante. Cuando las baterías de iones de litio funcionan en condiciones de alta densidad de corriente durante los ciclos de carga y descarga, el material del cátodo se vuelve más inestable durante la reacción de la batería y el electrolito circula. Se formará una película de barrera en la superficie del material, lo que aumenta la impedancia de. la batería y también provoca el deterioro del material del electrodo. El colapso de la estructura dificulta la incrustación de iones de litio, afectando así la salida de corriente y voltaje de la batería y creando riesgos para la seguridad.

En pocas palabras, sin cobalto, la vida útil y la seguridad de la batería se reducirán.

Luego, para prolongar la vida útil de la batería y mejorar su seguridad, es clave ralentizar la formación de películas de barrera en la superficie del material y mantener la estructura del material del electrodo.

El cobalto puede desempeñar este papel.

Tomando como ejemplo la batería NCM de níquel-cobalto-litio más utilizada, la adición de cobalto puede estabilizar la estructura en capas del material del cátodo y mejorar el ciclo y el rendimiento de la velocidad del material.

Pero el cobalto solo juega un papel en la estabilización de la estructura de la batería y no participa en las reacciones de carga y descarga. En un electrodo de la misma calidad, un aumento en el contenido de cobalto reducirá el contenido de litio, lo que en última instancia conducirá a. una baja densidad de energía de la batería.

Además, el contenido de los recursos de cobalto está distribuido de manera desigual en todo el mundo. La composición del mineral de cobalto es compleja, la extracción es difícil y los costos de adquisición siguen siendo altos. En un entorno que no es amigable, el cobalto es probable. convertirse en un dominio absoluto sobre la producción de baterías. La mano del destino afecta la capacidad de producción y el desarrollo de las baterías.

En otras palabras, desde la perspectiva del coste y la capacidad de las baterías, es una tendencia general eliminar el cobalto de las baterías.

Entonces, ¿cómo pueden las baterías sin cobalto resolver el problema de la vida útil mencionado anteriormente?

Los funcionarios de Honeycomb Energy afirmaron que existen tres tecnologías principales para las baterías sin cobalto: tecnología de dopaje catiónico, tecnología de cristal único y recubrimiento de nanored.

La corriente se transmite dentro de la batería mediante iones de litio que se desplazan entre los electrodos positivo y negativo y reaccionan para conducir la electricidad. La función del níquel es aumentar la densidad de energía volumétrica del material. En materiales de cátodo con alto contenido de níquel sin cobalto, los estados de valencia del elemento activo níquel incluyen valencia +2 y valencia +3. los iones divalentes de níquel También habrá más Los radios iónicos de los iones de níquel divalentes y los iones de litio son similares y algunos de ellos migrarán a la capa de Li.

En resumen, los iones de níquel divalentes pueden reemplazar fácilmente los sitios de los iones de litio. Como reactivo de la batería, los iones de litio no tienen a dónde ir y no hay forma de reaccionar. No sólo se reducirá la capacidad del material, sino que también se aumentará la impedancia del material.

Honeycomb Energy dijo que utilizó dos elementos más estables para reemplazar el cobalto para dopar el material, estableciendo una estructura octaédrica más estable para reducir la mezcla de litio y níquel, y mejoró en gran medida la estabilidad del material, lo que se puede utilizar en 4.3 - Funcionamiento estable a un voltaje de 4,35 V sin una reducción significativa de la densidad de energía.

Los estudios han demostrado que el dopado de niobio y dióxido de circonio (sí, el circonio que puede disfrazarse de diamante) en el material del cátodo puede mejorar el rendimiento del ciclo de la batería, y el rango de funcionamiento del voltaje es básicamente estable en 4.35 Alrededor de V; reemplazando elementos de Co con Al y Mg también se puede obtener una tasa de mezcla de litio-níquel muy baja.

En otras palabras, Honeycomb ha encontrado una sustancia que puede sustituir al cobalto en el electrodo, lo que puede mejorar la seguridad y el ciclo de vida de las baterías sin cobalto, al tiempo que garantiza la densidad de capacidad de la batería.

Sin embargo, cabe señalar que la investigación relevante solo se prueba en el laboratorio. Si Honeycomb Energy revela más detalles en el futuro, podremos tener otra muestra.

Durante el proceso de crecimiento de un cristal, a menudo se producen múltiples núcleos cristalinos al mismo tiempo. Si estos núcleos cristalinos crecen hasta convertirse en granos con la misma orientación del plano cristalino, se forma un solo cristal. Si estos núcleos cristalinos tienen diferentes orientaciones de los planos cristalinos durante el crecimiento, se formarán policristales. Puedes imaginar que cada prenda del armario está ordenada o amontonada en un desorden. Ésta es la diferencia entre monocristal y policristalino.

En el proceso de fabricación de electrodos, se requiere un prensado de rodillos de alta intensidad para unir más sustancias activas a la pieza polar. Los materiales policristalinos provocarán reacciones entre el electrodo positivo y el electrolito durante el proceso, y también provocarán reacciones. Los cambios en la estructura del material colapsan, la vida útil de la batería se reduce y el rendimiento de seguridad se reduce.

En comparación con el policristalino, el monocristal tiene mayor resistencia y mejores propiedades eléctricas, lo que le da al material del electrodo una vida útil más larga y una mayor eficiencia de conversión de energía, por lo que se especula que la llamada tecnología de monocristal en forma de panal significa que el óxido de litio, níquel y manganeso del electrodo positivo utiliza material monocristalino.

En las baterías NCM tradicionales, el cobalto no solo puede estabilizar la estructura durante la reacción, sino que también mejora la inestabilidad de los materiales policristalinos. Sin embargo, después de que la batería fue descobaltada, Honeycomb Energy optó por reemplazar los materiales policristalinos con materiales monocristalinos para extender la vida útil de la batería.

Sin embargo, las baterías sin cobalto de Honeycomb están dopadas con óxidos de metales de transición. Este material se descompondrá para generar oxígeno en un estado de oxidación alto y a alta temperatura, lo que no solo hará que el paquete de baterías se expanda sino que también favorezca la combustión. . Las características de este material en sí no pueden modificarse mediante métodos químicos por el momento, lo que significa que la estructura de la batería sólo puede mejorarse para controlar la propagación del descontrol térmico de la batería. Es decir, es necesario estar al día con el sistema de gestión térmica para retrasar el tiempo de huida de los ocupantes tras un accidente.

A juzgar por la información divulgada actualmente por Honeycomb, la seguridad de las baterías sin cobalto definitivamente no es tan estable como la de las baterías ternarias de níquel-cobalto-manganeso.

Durante el uso de la batería, el electrolito en la superficie de los electrodos positivo y negativo sufrirá descomposición oxidativa a altos voltajes, lo que dará como resultado un aumento en la impedancia y una disminución de la capacidad de la batería de iones de litio.

Lo que hace Honeycomb Energy es envolver una capa de material (nanoóxido) sobre el material del electrodo positivo para reducir la aparición de reacciones secundarias durante el proceso de carga y descarga y mejorar el rendimiento del ciclo y la velocidad de la materia.

Sin embargo, el óxido común o el carbono como capa de recubrimiento dificultarán la difusión de los iones de litio, lo que reducirá la energía del material del cátodo. Se especula que se pueden usar conductores de iones rápidos con una configuración espacial tridimensional para el recubrimiento, como sílice y alúmina, que son materiales relativamente estables y de costo relativamente bajo, y también favorecen la desintercalación e inserción de iones de litio en el electrodo positivo.

Se puede entender como agregar una puerta fuera del electrodo positivo de la batería, y los iones de litio pueden entrar y salir. Esta puerta también puede "suprimir la casa", permitiendo que el electrolito detenga la autoautoinutilidad. Consumo, que es lo que llamamos reacciones secundarias, que no solo pueden ralentizar la disminución de la capacidad de la batería, sino que también garantizan la estabilidad del ciclo de la batería.

En general, las baterías sin cobalto de Honeycomb Energy han mejorado las baterías NCM existentes en tres aspectos: disposición mixta de litio y níquel, estructura del material del cátodo estabilizado con cobalto y oxidación y descomposición de electrolitos de alto voltaje. para las empresas es que el coste de los automóviles ha bajado significativamente, lo que es bueno tanto para la industria como para los consumidores.

Pero ¿es realmente tan potente esta llamada batería sin cobalto? No lo creo.

La batería lanzada por Honeycomb en esta conferencia no es una tecnología negra ni una tecnología nueva. En esencia, es un material catódico basado en níquel manganeso litio. Este tipo de material siempre ha sido uno de los temas candentes en la investigación de materiales catódicos para baterías de iones de litio, pero la mayoría de ellos se limitan a la investigación de laboratorio. Las baterías que contienen cobalto y las baterías de fosfato de hierro y litio todavía ocupan la mayor parte del mercado. compartir. En comparación con las baterías NCM comunes, aunque el rendimiento del ciclo es mejor, la densidad de energía de la batería se reducirá.

Esta vez, Hive ha llevado estas tecnologías del laboratorio a la línea de producción y debe haber diseñado un proceso de producción completo y maduro.

Pero todavía tenemos que aplaudir a Hive Energy. Si esta batería sin cobalto realmente puede alcanzar una autonomía de más de 800 km después de la producción en masa, Hive Energy será el primero en el mundo en implementar este sistema. Empresas que han alcanzado la etapa experimental de producción en masa. Los nuevos avances en el campo de la tecnología de baterías son una bendición tanto para la industria como para los individuos.

Honeycomb Energy también reveló que, en teoría, el número de ciclos de esta batería sin cobalto puede alcanzar las 3.000 veces, lo que significa que el kilometraje del ciclo de vida completo del vehículo puede alcanzar los 1,2 millones de kilómetros, aunque este logro no se puede lograr. Se dice que la excelente batería de un millón de millas de Tesla, pero no hay absolutamente ningún problema en llevar la duración de la batería de marcas nacionales independientes de vehículos eléctricos puros a un nivel superior.

Falta menos de un año para la producción en masa el próximo año. ¿Estás deseando recibir este regalo de Honeycomb Energy?