Die Risiken von Kathoden mit hohem Nickelgehalt in Batterien von Elektrofahrzeugen

Viele Verbraucher sind über besorgt über die Sicherheitsrisiken von Batterien von Elektrofahrzeugen bei Unfällen. Um der Nachfrage nach größeren Reichweiten gerecht zu werden, setzen die Hersteller bei Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien (LiB) auf ternäre Legierungen mit hohem Nickelgehalt und manganbasierte, lithiumreiche Metalloxide. Diese Verbindungen bieten eine deutlich höhere Energie Dichte und Kapazität bei geringeren Kosten, was sie zu einer vielversprechenden Lösung für fortschrittliche ELEKTROFAHRZEUG-Batteriepacks macht.

Diese Materialien weisen jedoch eine geringere thermische Stabilität unter Hochhitze- und Hochspannungsbedingungen auf, was unter solchen Bedingungen zu Sauerstofffreisetzung (und Elektrolytverbrennung), Metallionenauflösung und HF-Bildung führt. Dies führt zu Kapazitätsverlusten beim Radfahren und erhöht das Risiko eines thermischen Durchgehens, das möglicherweise Brände oder Explosionen verursacht – Probleme, die nicht nur zu kostspieligen Rückrufen führen, sondern auch den Ruf einer Automobilindustrie schädigen.

Als Reaktion darauf haben einige Hersteller von Elektrofahrzeugen kobaltfreie Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP) für ihre verbesserte Sicherheit und Kosteneffizienz eingeführt. Ihr niedrigerer Energie Dichte erfordert jedoch mehr Zellen, um vergleichbare Reichweiten zu erzielen, was das Gewicht und die Komplexität erhöht.

Wie Stanyl® SN-PURE die Batteriesicherheit und -leistung optimiert

Envaliors Stanyl® SN-PURE, Succinonitril (SN), ist ein revolutionäres Elektrolytadditiv, das die Sicherheit und Zuverlässigkeit von LiBs erhöht, indem es eine Sub-Nanometer-dicke Schutzschicht an der Kathode bildet. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

• Hohe Reinheit (99,95%): Gewährleistet eine optimale Batterieleistung mit minimalen Verunreinigungen und ohne negative Auswirkungen auf den internen Widerstand der Batterie. Eine nachträgliche Reinigung ist nicht erforderlich.
• Thermisch Stabilität: SN kann dazu beitragen, Temperatur Stabilität von LCO- und NMC-Kathoden in Gegenwart von Karbonatelektrolyten zu erhöhen. Verschiebung des Beginns von extothermen Reaktionen aufgrund der Elektrolytzersetzung um über 60 °C nach oben, wodurch die thermische Sicherheit erhöht wird.
• Reduziert die Wärmeentwicklung: Die Reduzierung der Wärmeentwicklung um über ein Drittel in thermisch unkontrollierten SN blockiert oder unterdrückt thermisch beschleunigte Nebenreaktionen zwischen Kathode und Elektrolyt.
• Widerstand der Oxidation: Die SN-Schicht auf der Kathode reduziert die Sauerstofffreisetzung aus der Kathode und damit die Elektrolytzersetzung und Gasbildung. 
• Verbessert die Zyklierbarkeit und Kapazitätserhaltung: Die SN-Schicht auf der Kathode hilft, den Elektrolyten zu stabilisieren, so dass er bei höheren Spannungen verwendet werden kann.
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Erfüllt globale Sicherheitsstandards für die Batterieherstellung.
• Globale Verfügbarkeit: Wird in großem Maßstab produziert, um Risiken in der Lieferkette zu minimieren.

Gewährleistung sicherer und zuverlässiger Batteriepacks

Umfangreiche Tests mit Elektrolyten auf Basis von Ethylencarbonat (EC) und Kathoden aus Lithium-Kobaltoxid (LCO) und Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) unterstreichen die entscheidende Rolle von SN-Additiven bei der Verbesserung der Batteriesicherheit und -leistung.

Elektrolyte, die mit SN-Additiven angereichert sind, verhindern effektiv ein thermisches Durchgehen und bleiben auch dann stabil, wenn die Batteriekammern auf 150 °C erhitzt werden. Im Gegensatz dazu wurden additivfreie Versionen nach 40 Minuten instabil und lösten schnelle und gefährliche Temperaturen aus. Tests der Stabilität der Oxidation ergaben, dass SN-Additive die Expansion des Gases während 70 Minuten hoher Hitzeeinwirkung um über 50% reduzieren. Darüber hinaus behielten Batterien, die SN-Additive enthielten, nach >1000 Ladezyklen eine konstante Kapazität.

Erweiterung des Einsatzes von  Stanyl® SN-PURE über LiB hinaus auf Natrium-Ionen-Batterien (SiB)

Aufgrund der hohen Nachfrage nach LiB-Batterien (SiB) und der schwierigen Verfügbarkeit von Lithium suchen Branchen außerhalb von Elektrofahrzeugen nach alternativen Batterietechnologien. Natrium-Ionen-Batterien erhalten in letzter Zeit zunehmend Aufmerksamkeit als vielversprechende Alternative für LiB und wecken das Interesse in mehreren Marktsegmenten, darunter Energien, Netzstabilisierung oder an einigen Mobilitätslösungen. 

Hauptvorteile Stanyl® SN-PURE in SiB

• Erhöhung der Stabilität des Elektrolyten: SN hemmt die Zersetzung von Lösungsmitteln auf Karbonat- und Nitrilbasis bei hohen Spannungen. Dies führt zu einem verbesserten Kapazitätserhalt und damit zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Zyklen. 

Minderung von Herausforderungen in der Lieferkette

Wir wissen, wie wichtig eine zuverlässige Material Versorgung mit Batterien für die Batterieherstellung ist. Engpässe oder eingeschränkte Verfügbarkeit können die Produktionszeiten stören, insbesondere wenn die Nachfrage nach LiB-Komponenten in Europa und Amerika steigt. SN wird seit mehr als 30 Jahren ununterbrochen in Europa produziert, so dass der Einfluss geopolitischer Risiken auf die Lieferkette erheblich reduziert wird .

Die globale Präsenz von Envalior mit Niederlassungen und Produktionsstätten in alle wichtigen Märkten gewährleistet den Zugang zu regional unabhängigen Lieferungen von leistungsstarken Material Additiven. Dieses Engagement für die Elastizität der Lieferkette unterstützt das schnelle Wachstum der aufstrebenden LiB-Fertigungsindustrien.

Selbst während der COVID-19-Pandemie erklärte Envalior keine höhere Gewalt und hielt die ununterbrochene Versorgung aufrecht, um die sich entwickelnden Bedürfnisse unserer Kunden zu erfüllen. Dieser proaktive Ansatz ermöglicht es uns, Sie bei der Bereitstellung sicherer, leistungsstarker ELEKTROFAHRZEUG-Batteriepacks zu unterstützen und die Übergang zur Reinigung Energie Transport weltweit zu beschleunigen.

Verwandeln Sie Ihre Batteriedesigns mit sichereren, effizienteren Materialien. Stanyl® SN-PURE von Envalior sorgt für eine langlebige, zuverlässige Batterieleistung und ermöglicht es Herstellern, die Zukunft des sauberen Transports voranzutreiben.

Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu erfahren, wie unsere Lösungen Ihre Batteriesysteme optimieren können.