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La batteria agli ioni di litio è composta principalmente da quattro parti: materiale dell'elettrodo positivo, materiale dell'elettrodo negativo, elettrolita ebatteriaseparatore
I materiali catodici attualmente utilizzati e sviluppati per le batterie al litio includono principalmente ossido di litio cobalto, ossido di litio nichel cobalto, materiali ternari di nichel manganese cobalto, ossido di litio manganese di tipo spinello e fosfato di ferro di litio di tipo olivina. Secondo la classificazione dei materiali catodici, ci sono tre percorsi principali per lo sviluppo delle batterie agli ioni di litio: manganato di litio modificato, materiali ternari e fosfato di ferro e litio. Allo stato attuale, l'ossido di litio cobalto è ancora la forza principale nel campo dei materiali catodici per piccole batterie al litio, utilizzati principalmente nei tradizionali campi 3C (Computer, Comunicazione e Elettronica di consumo); i materiali ternari e l'ossido di litio e manganese sono usati principalmente in utensili elettrici, biciclette elettriche e veicoli elettrici In Giappone e Corea del Sud, la sua tecnologia come batteria di alimentazione è relativamente matura; il fosfato di ferro di litio è utilizzato principalmente nell'energia domesticabatteriacampo, ed è anche utilizzato nell'accumulo di energia di stazioni base e data center, accumulo di energia domestica, accumulo di energia fotovoltaica eolica e altri campi
Lo sviluppo della tecnologia delle batterie al litio mostrerà le seguenti tendenze
(1) L'ossido di litio cobalto sarà gradualmente sostituito da materiali ternari. I materiali ternari combinano i vantaggi dell'ossido di litio cobalto, dell'ossido di litio nichel e dei materiali di manganato di litio e hanno un vantaggio di prezzo. Sebbene il primo modello di Tesla&Roadster usasse 18650 batterie al litio-ossido di cobalto al momento del lancio, il suo secondo modello prodotto in serie, Model S, utilizzava batterie di materiale ternario personalizzato Panasonic, vale a dire batterie di materiale catodico ternario in alluminio nichel cobalto. L'alto costo delle batterie all'ossido di litio cobalto è molto evidente nel confronto tra i due modelli prima e dopo Tesla. La Model S utilizza più di 8.000 batterie, che è più di 1.000 in più della Roadster, ma il costo è diminuito del 30%. Attualmente, i materiali ternari NCM per batterie al litio ad alte prestazioni sono stati ampiamente utilizzati all'estero, ma le aziende cinesi non hanno ancora prodotti in serie.
(2) La proporzione di manganato di litio aumenterà. Rispetto ai materiali catodici di ossido di cobalto di litio, l'ossido di litio e manganese presenta i vantaggi di abbondanti materie prime, prezzo basso e non tossicità. Lo svantaggio dell'ossido di litio manganese a strati LiMnO₂ utilizzato come materiale per elettrodi positivi per le batterie agli ioni di litio è che, sebbene la capacità sia elevata, è instabile alle alte temperature ed è facile trasformarsi in una struttura a spinello durante la carica e la scarica, risultando in eccessivo decadimento della capacità. L'applicazione di materiali al litio manganato è concentrata nel mercato delle batterie di consumo e le batterie di alimentazione sono principalmente batterie per biciclette elettriche.
(3) Il litio ferro fosfato ha ancora molto spazio per il miglioramento tecnologico. Le prestazioni a bassa temperatura e la velocità di scarica dei materiali catodici di litio ferro fosfato possono raggiungere il livello dell'ossido di litio cobalto ed è anche un potere promettentebatteriamateriale attualmente. Tuttavia, a causa di colli di bottiglia tecnici, la consistenza e la densità energetica unitaria delle batterie al litio ferro fosfato sono basse. In Cina esistono sistemi di accumulo di energia al litio ferro fosfato relativamente maturi, ma l'attuale sviluppo industriale dei materiali al litio ferro fosfato in Cina è ancora inferiore al livello dei paesi sviluppati.
Nel campo dell'industria dei materiali catodici delle batterie di alimentazione, le aziende produttrici di batterie in Cina, Giappone, Corea del Sud e Stati Uniti adottano diversi sistemi di materiali; Le società cinesi utilizzano principalmente litio ferro fosfato e le società giapponesi e coreane utilizzano principalmente ossido di litio manganese e materiali ternari. Si prevede che nel 2015 la proporzione di materiali ternari nei materiali catodici salirà al 35%, la proporzione di litio manganato salirà al 30% e la proporzione di ossido di litio cobalto scenderà al 25%.
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