Недавно Toshiba Corporation of Japan опубликовала новость на своем официальном сайте о том, что компания Toshiba Infrastructure Systems and Solutions компания TISS заключила соглашение с Sojitz и бразильской горнодобывающей компанией CBMM о совместной разработке TiNb2O7, анодного материала для литий-ионных аккумуляторов нового поколения. Согласно сообщениям, материал имеет высокую плотность энергии, быструю зарядку и разрядку, а также долговечные характеристики, которые могут отвечать требованиям к электроприводам. Что? Toshiba также начала участвовать в аккумуляторной батарее? Да, верно. Фактически Toshiba была в 2008 году уже Начали разработку литиево-титанатных батарей с безопасностью, долговечностью и быстрыми характеристиками заряда. Однако батареи титаната лития имеют смертельную нехватку энергии в энергии слишком низкую. Toshiba Corporation в 2017 году представила новое поколение аккумуляторных батарей SCiBTM. Этот продукт использует неодимовый оксид титана NTO в качестве отрицательного электрода, объемная емкость по объему НТО составляет в два раза больше, чем у графитового отрицательного электрода, что значительно улучшает производительность батареи SCiBTM, компания планирует вывести продукт на рынок в 2020 году.
В настоящее время на рынке имеются два основных типа материалов с отрицательным электродом: один из которых - это материал из негативного графита, который занимает подавляющую часть рынка, а другой - кремнийорганический материал. Он добился большего числа применений на рынке с высокой удельной энергией. Итак, что же это за призрак Toshiba NTO? На самом деле, мы можем видеть некоторые подсказки из пресс-релиза Toshiba. Этот материал NTO имеет глубокие отношения с материалами LTO. Toshiba уже много лет вспахивает в области батарей титаната лития (LTO). Несмотря на отсутствие существенного прорыва в батарее LTO, но накопленный опыт в модификации и разработке материалов LTO, этот материал NTO оксида титана лантана разработан на основе материалов LTO. Xiaobian также специально Была найдена статья Toshiba о материалах, опубликованных в верхнем журнале JPS, что дает полное представление о разработке Toshiba материалов NTO.
Материал NTO, разработанный Toshiba, в основном состоит из сферических вторичных частиц. Поверхность частиц покрыта углеродом. Обратимая способность этого материала составляет 341 мАч / г, что близко к характеристикам графитовых материалов. NCM622 используется в качестве положительного электрода, а в качестве материала используется НТО. 49Ah с отрицательным электродом с объемной плотностью энергии 350 Вт / л, максимальной входной мощностью 10 кВт / л (50% SoC), минимум 6 минут от 0% SoC-зарядки до 90% SoC и 7000 циклов при увеличении 1 C Скорость удержания мощности составляет до 86%, а продолжительность жизни превышает 14 000 раз. Она почти идеально соответствует потребностям силовых батарей для электромобилей.
Формула суспензии TNO составляла 91 мас.% TNO, 5% графитового проводящего агента и 2% CMC, 2% SBR. Испытания показали, что плотность материалов TNO с высокой плотностью, разработанная Toshiba Corporation, может достигать 2,7 г / см3. Это значительно выше, чем уплотненная плотность графитовых материалов. По результатам циклической вольтамперометрии потенциалы LiN и LiLi TNO близки к 1,56 В и 1,69 В соответственно.
На следующем рисунке показаны результаты теста полного сопротивления переменного тока материала TNO при разных уровнях Li-нагрузки. Эквивалентная схема на рисунке используется для фитинга. Ro - это омический импеданс, Rp - импеданс поляризации и содержит импеданс перезарядки и импеданс поверхностной пленки. Диффузионный импеданс, из результатов испытаний, омическое сопротивление Ro существенно не изменяется в разных условиях, связанных с литием, но Rp значительно изменяется с количеством материалов, легированных Li-образным материалом. Когда количество интерлированного лития x составляет от 0 до 0,6. В то же время Rp уменьшается с увеличением количества интеркалированного лития. При x = 0,6-1,6 Rp остается почти постоянным. При x = 1,6-3,2 Rp значительно возрастает с увеличением x, а поляризация батареи Это увеличение незначительно. В диапазоне х> 3,2 Rp слегка возрастает, когда количество интеркалирующего лития увеличивается, но поляризация материала значительно возрастает, что указывает на то, что сопротивление диффузии Li + является основным пределом по сравнению с импедансом перезарядки в это время. фактор.
Черная кривая ниже показывает результаты испытаний материала TNO с высокой плотностью углерода, разработанного Toshiba Corporation. Синяя кривая представляет собой материал TNO с низкой плотностью (70% NTO, 20% ацетиленовая сажа, 7% CMC и 3% SBR). Для материала TNO с высокой плотностью, не содержащего углеродного покрытия, из рисунка видно, что TNO с низкой плотностью демонстрирует очень хорошие показатели скорости за счет добавления большого количества проводящего агента, но из-за более низкого содержания активного материала объемная удельная емкость Это, очевидно, ниже, чем материал TNO с высокой плотностью углерода. Этот тест показывает, что материал TNO значительно улучшает скорость работы материала после 2% углеродного покрытия, сохраняя при этом преимущество высокой плотности энергии.
Чтобы проверить, может ли этот материал использоваться в электрических транспортных средствах, Toshiba использовала материалы TNO с высокой плотностью углерода и материалы NCM622 с углеродным покрытием для производства аккумуляторной батареи 49 АА. Напряжение батареи было 2,25 В, а объемная плотность энергии составляла 350 Втч / л. Весовая плотность энергии достигает 138 Вт / кг. Тест показывает, что аккумулятор имеет коэффициент удержания мощности 93% при скорости разряда 10 К. Это может не только удовлетворить спрос на электрические электромобили, но и полностью удовлетворить потребность в гибридных транспортных средствах с разъемами. Батарея также показала отличные характеристики низких температур. Разрядка аккумулятора может достигать 63% при комнатной температуре при -30 ° C.
Тесты показали, что время, необходимое для полной зарядки аккумулятора на 90% при скоростях 4C, 6C, 8C и 10C, составляет 13,6, 9,0, 6,9 и 5,5 минуты соответственно. Требуется менее 6 минут, чтобы полностью заряжать 90% его мощности за счет скорости зарядки. Примерно за одну песню эта быстрая скорость зарядки привела к тому, что электрические транспортные средства были сопоставимы по удобству для топлива транспортных средств. Низкая температура зарядки при -10 ° C В ходе испытания требуется всего 12 минут, чтобы заполнить мощность 90% при скорости 5C, а отрицательный электрод вообще не имеет осаждения литием, что значительно улучшает удобство использования электрических транспортных средств в зимний период.
В дополнении к производительности батареи, мы больше всего беспокоят жизненный цикл мощности батареи, цифра показывает производительность цикла при ТНО скорости 1C / NCM батарее, сохранение емкости батареи после 7000 циклов из результатов испытаний ставка по-прежнему до 86% уровня удержания мощности на 80%, как ожидается, срок службы до 14 000, в то время как использование графитового анода NCM / графитовых батарей после 3400 циклов раз уровня удержания мощности составляет 80%, что свидетельствует о том, что ТНО / NCM имеет на жизни очень большое преимущество, которое имеет большое значение в снижении общей стоимости жизненного цикла электрических транспортных средств.
В целом Toshiba разработало этот материал анода TNO на удельной емкости графита материал близко, но из-за ее уплотнение плотность значительно выше, чем графитовый материал, и, следовательно, составляет более высокое напряжение платформы недостатка ТНО материала и материала NMC622 LFP мощности и элементов батареи, приготовленных в объемной плотности энергии и близость вес энергетической плотности, в то время как TNO материал имеет отличные характеристики быстрой зарядки до 90% от полной мощности в течение 6 минут при комнатной температуре, значительно улучшая электрических транспортных средств удобство в то время как на жизненный цикл ТНО также демонстрируют отличную производительность, циркуляция 7000 мощность удержания скорости до 86% по курсу 1С, значительно снижая общую стоимость жизненного цикла электрических транспортных средств, и в настоящее время единственное беспокойство стоимость этого материала, если мы можем закрыть графитовый материал, то материал будет иметь огромный рыночный потенциал.
