【7月・科技资讯】锂离子电池正极材料生产过程中的CO2排放量减少20%以上的技术开发

发布于: 2024-07-29 11:22

PROTERIAL博迈立铖开发出一项新技术(以下简称 "此新技术"),在锂离子电池(以下简称LIB)的生产流程中,无需将金属镍制备成“氢氧化镍(Ni(OH)2)”作为初始原料(前驱体),即可生产出用于锂离子电池(以下简称 "LIB")的正极材料。通过使用此新技术,可以使生产正极材料过程中的二氧化碳排放量比采用固相反应法(2022年5公布)的这类生产方法(以下简称 "传统方法")减少20%以上。今后,PROTERIAL博迈立铖将面向电池行业提供此新技术,作为贯穿LIB整个的产品生命周期的低碳减排方案,为提高其环保价值做出贡献。


二氧化碳排放量的占比*1

 

为实现碳中和的目标,车辆行驶过程中CO2零排放的EV(电动汽车)作为未来发展的重点,其不可或缺的LIB的市场需求必然会随之迅速增长。在电动汽车的制造过程中,制造LIB环节的CO2排放量占整体的比例很大,其中最多的碳排放量来自于正极材料的初始原料*2的制作。特别是,从镍(Ni)中获取前驱体(氢氧化镍(Ni(OH)2)的工序会排放大量的CO2

另外,在欧洲不仅要规定车辆行驶中的碳排放,今后还计划会进一步对EV整个生命周期的碳排放量进行规定管理,目的就是抑制EV的制造过程中,以正极材料的制作为代表所产生的CO2排放量。

二氧化碳排放法规趋势

 

PROTERIAL博迈立铖着眼于丰富初始原料的选择上的多样性(2022年5月发表),在采取允许使用非水溶性物质的固相反应法*3的基础上,开发出一种可以减少二氧化碳排放量的正极材料生产技术。其结果是省去了从金属镍(Ni)生成硫酸镍(NiSO4),再合成前驱体(氢氧化镍(Ni(OH)2)的一系列复杂的原料制备过程的同时,保证了产品的电化学特性维持在同等水平。

此新技术与传统的制造方法相比,在初始原料的制备环节中,成功节省了CO2排放量超过30%以上,

相当于将正极材料生产过程(包含初始原料的生产)中的CO2排放总量*4 降低了20%以上。

未来,PROTERIAL博迈立铖会将此项新技术作为贯穿LIB的全生命周期的低碳减排方案,提供给参与正极材料的生产及进行LIB研发的相关企业客户。

此外,该技术已于2023年5月23日在德国斯图加特举行的“The Battery Show Europe”展会上进行了展出。


电化学特性

 

固相反应法

 初始容量(Ah/kg)

容量维持比例(%)

此新技术

(省略了前驱体的制备)

192

90

传统制造方法

190 80

成分:LiNi0.85 Co0.03(Mn(0.12-a)Xa)O2
初始容量的测量条件:对向电极 Li,4.3-2.5 V,0.2 C(25°C)
循环条件:对向电极 Li,4.3-2.5 V,1C(25°C)


在生产率为100%的条件下,对生产LiNiO2所用原材料的CO2排放量进行了估算。




 

 

 

 

 

 

 

 

CO2的排放强度采用了以下数据库和文献中的数值。
Ni,Li2CO3: LCI Database IDEA version 2.3
Ni(OH)2:  Batteries 2019, 5, 48

 

 

 

 

 

 

注:

*1: 作为在生成化合物(正极材料)的过程中,产生初始化学反应起点的原材料。

*2: PROTERIAL根据IEA Global EV Outlook 2020、Sustainable Materials and Technologies 32  (2022) e00415中涉及内容进行汇总整理。

*3: 一种基于粉末冶金技术的工艺,对含有锂及其他金属成分的粉末原料进行粉碎混合, 造粒加工之后烧结的方法。另一种相对常见的共沉淀法则不涉及粉碎混合,造粒的工艺,直接用化学方法合成金属氢氧化物颗粒(称为前驱体)之后、
 与锂原料粉混合,烧结。

*4: 来自制备初始原料所产生的CO2排放量与正极材料生产过程中产生的CO2排放量的总和。

 

 

 

 

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