最も有望な10の新しいリチウム電池材料

リチウム電池はボトルネックの段階にあります。エネルギー密度はその物理的限界に近いです。リチウムイオン電池の飛躍的進歩を実現するためには、新しい材料や技術が必要です。以下の電池材料は、リチウム電池の障壁を打ち破る画期的なものでした。

1シリコンカーボン複合アノード材料

大画面、機能の多様化の後のデジタル端末製品は、バッテリー寿命に関する新しい要件を提唱しました。現在のリチウムイオン電池の材料は容量が少なく、電池端子の需要の高まりに対応できません。

将来のアノード材料としての炭化ケイ素複合材料は、理論容量が約4200 mAh / gを超え、グラファイトカソードのクラスである372 mAh / gの10倍以上であり、その工業化により、電池。

現在、シリコンカーボン複合材料の主な問題は次のとおりです。

充放電プロセス、最大300％の体積膨張。これにより、シリコン粒子が粉砕され、材料の容量が失われる可能性があります。同時に吸収能力が悪い。

サイクル寿命が短い。上記の問題を解決するために、ナノシリカ粉末、シリコンカーボンコーティング、ドーピング法を経て、いくつかの企業はいくつかの進歩を遂げました。

関連する研究開発企業：

現在、BTR、雪、スターシティ、グラファイト、湖州、上海山山、華偉、サムスンなどのシリコン炭素複合材料の研究開発における主要な材料メーカー。シリコン材料の国内アノード材料企業の研究開発状況は：ほとんどの材料はまだ開発段階にあり、現在は上海山山のみがパイロット生産の段階に入っています。

2チタン酸リチウム

近年、チタン酸リチウム熱意の国内研究開発が高まっています。

チタン酸リチウムの利点は次のとおりです。

長いサイクル寿命（最大10000回）は、ゼロひずみ材料（1％未満の体積変化）に属し、SEIフィルムの従来の意味を生成しません。

高い安全性。リチウムは高電位であり、樹枝状の生成ではなく、充電および放電時に高い熱安定性を備えています。

急速充電できます。

現在使用されているチタン酸リチウムを制限する主な要因は、価格が高すぎて従来のグラファイトよりも高いこと、別のチタン酸リチウムの静電容量が非常に低く、約170 mAh / gです。製造プロセスを改善することによってのみ、製造コストを削減し、長いサイクル寿命と急速充電のチタン酸リチウムの利点が役割を果たすことができます。市場と技術を組み合わせると、チタン酸リチウムはバスと保管エリアのスペース要件には適していません。

関連する研究開発企業：

珠海シルバー缶ロング、四川興、湖州マイクロマクロパワー株式会社、深セン湾、新エネルギー材料株式会社、湖南山山新材料株式会社。そして安徽省と深センはいくつかの小さなチタン酸リチウムメーカーの周りにあります。

3グラフェン

2010年にノーベル賞を受賞して以来、グラフェンは、特に中国において、世界の主要な関心事です。グラフェンの研究開発が急増し、光透過性、導電性、熱伝導性、機械的強度など、多くの優れた特性を備えています。

リチウムイオン電池のグラフェンの潜在的な用途は次のとおりです。

陽極材料として。グラフェンの容量は高く、可逆容量は約700 mAh / gで、グラファイトカソードの容量よりも高くなっています。さらに、グラフェンはバッテリーシステムの安定性を確保するための優れた熱伝導性能と、グラファイトよりも大きいグラフェン層間隔により、グラフェン層でのリチウムイオン拡散を妨げず、バッテリー電源のパフォーマンスを向上させるのに役立ちます。製造技術が成熟しておらず、グラフェンの構造が不安定であるため、最初の放電効率が約65％と低く、ループ性能が低下するなど、アノード材料としてグラフェンが生じるという問題が依然として存在します。価格は高く、従来のグラファイトアノードよりも大幅に高くなっています。

負の添加剤として、リチウムイオン電池の安定性を向上させ、サイクル寿命を延ばし、導電率を高めることができます。

現在の技術のグラフェンの大量生産が成熟しておらず、価格が高く、性能が安定していないことを考えると、リチウムイオン電池で使用される負の添加剤と同様に、グラフェンが主導権を握ります。

関連する研究開発企業：

ヨガウェイ、イーストルーマ電気、青島ハオシン新エネルギー、厦門シックなど。

4つのカーボンナノチューブ

カーボンナノチューブは、炭素材料の一種の黒鉛化構造であり、それ自体が優れた導電性を有すると同時に、挿入されたliの深さを取り除くときの小さいため、短いトリップであり、充電および放電時のカソード材料の比率が大きい。分極効果は小さく、バッテリーの充電および放電特性を向上させることができます。

短所：

リチウム電池のカソード材料として直接カーボンナノチューブは、不可逆的な容量になり、電圧ヒステリシスと放電プラットフォームは明らかではありません。 Ng単層カーボンナノチューブなどの単純なフィルターを使用して、カソード材料として直接調製しました。最初の放電容量は1700 mAh / g、可逆容量は400 mAh / gのみです。

カソードでのカーボンナノチューブの別の用途は、他のアノード材料（グラファイト、チタン酸リチウム、スズ、シリコンなど）の複合材料で、その独自の中空構造と、高導電率と大きな比表面積の利点をキャリアとして使用して改善することです。他のアノード材料の性能。

関連する研究開発企業：

デイナイテクノロジー、ナノポートなど

5つの豊富なリチウムマンガンアノード材料

大容量はリチウム電池の開発の方向性の一つですが、リン酸鉄リチウムのアノード材料の電流は580wh / kgのエネルギー密度、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムのエネルギー密度は750wh / kgと低いです。理論エネルギー密度の豊富なリチウムマンガンベースは900wh / kgに達する可能性があり、研究のホットスポットになります。

アノード材料としての豊富なリチウムマンガンベースの利点は次のとおりです。

エネルギー密度が高く、主原料が豊富です

開発期間が短いため、豊富なリチウムマンガンベースには一連の問題があります。

排出効率が非常に低く、酸素の循環過程で初めて材料が安全な隠れたトラブルをもたらし、サイクル寿命が非常に悪く、比率の性能が低い。

現在、これらの問題を解決する手段は、コーティング、酸処理、ドーピング、循環、熱処理などです。明らかな利点、容量、大きな可能性にもかかわらず、豊富なリチウムマンガンベースですが、技術の進歩に限られており、マスマーケットは依然として必要です時間。

関連する研究開発企業：

中国科学院、寧波材料など。

6パワータイプニッケルコバルトマンガン酸リチウム材料

長い間、パワーバッテリールートはかなり物議を醸しているので、リチウムマンガン酸リチウム鉄ホスフェート、三成分ルートが採用されています。国内のパワーバッテリールートはリン酸鉄リチウムを優先していますが、世界中で人気のあるテスラとして、三元材料ルートの使用がブームを引き起こしました。

リン酸鉄リチウムは、安全性は高いものの、エネルギー密度の低さを克服できず、新エネルギー車はより長い距離を必要とするため、長期的には、g容量の高い材料が次世代の主流技術としてリン酸鉄リチウムに取って代わります。ルート。

ニッケルコバルトマンガン酸リチウム三元材料は、国内の次世代パワーバッテリー材料の主流になる可能性が最も高いです。北京自動車E150EVEQ、江淮IEV4、奇瑞、青などの電気自動車の国内発売三元ルート、重量密度リチウム鉄リン酸塩電池のユニット。大きな改善があります。

関連する研究開発企業：

湖南山山、科学技術、厦門タングステン、一定株など。

7コーティングされた膜

ダイヤフラムはリチウム電池の安全性にとって非常に重要であり、ダイヤフラムは優れた電気化学的および熱的安定性を備え、電解質を高侵襲性に保つために充電と放電のプロセスを繰り返す必要があります。

コーティングされた膜とは、基底膜のPVDF接着剤またはアルミナなどのセラミック上のコーティングを指します。コーティングされた膜の役割は次のとおりです。

1、横隔膜の熱収縮を改善し、横隔膜の収縮が広範囲の短絡を引き起こすのを防ぎます。

2、低い熱伝導率、バッテリーポイントが膨張して熱暴走の全体的な熱暴走を形成するのを防ぐコーティング材料。

関連する研究開発企業：

スターソース素材、上海傑、シノマ科学技術、イーテンダイアフラム、天津東ガオ、タイプーハンなど。

アルミナセラミック8個

コーティング膜では、主にパワーバッテリーシステム用のセラミックコーティング膜であるため、その市場成長スペースは接着剤ダイアフラムが大きく、コア材料としてのセラミックアルミナ市場の需要が急増しています。

酸化アルミニウムセラミックの純度のダイアフラムをコーティングするために使用され、粒子サイズ、形態は高い要件があり、日本、韓国の製品は比較的成熟していますが、価格は国内の2倍以上高価です。国内では現在、アルミナセラミックの開発に多くの企業があり、輸入依存を減らしたいと考えています。

関連する研究開発企業：

磁器素材

9高電圧電解液

バッテリーのエネルギー密度を改善することは、リチウムイオンバッテリーのトレンドの1つです。エネルギー密度を改善するには、主に2つの方法があります。

1つは、コバルト酸リチウム充電電圧などの従来のアノード材料の充電カットオフ電圧を最大4.35 V、4.4 Vに改善することです。ただし、電圧による充電方法を改善すると、コバルト酸の電圧がさらに向上する可能性があります。リチウム構造の崩壊、不安定な性質;

もう1つは、ニッケルやコバルト酸リチウムなどの豊富なリチウムマンガンベースなど、新しいタイプのカソード材料の充放電プラットフォームを開発することです。

アノード材料は電圧を高め、高電圧の完全なセットを形成する必要があり、高電圧性能の電解質への電解質添加剤が重要な役割を果たし、それは近年研究の焦点となっています。

関連する研究開発企業：

新しい主な絆、祝福された材料

10水性バインダー

現在、主にPVDFバインダーを使用し、有機溶剤に溶解した正極材料。フッ素オレフィンポリマーなどを含むSBR、CMCを備えたバインダーシステムのカソードも、有機溶媒を使用できます。電極製造工程では、揮発性有機溶剤を乾燥させる必要があり、環境を汚染し、労働者の健康に害を及ぼします。溶剤の蒸発は、特別な収集と処理、冷凍、フッ素ポリマーの含有が必要であり、溶剤は高価であり、リチウムイオン電池の製造コストが増加します。

また、機械加工工程でのSBR / CMCバインダーは粘着ローラーが容易で、正極板の準備が難しいため、使用範囲が限られています。

環境保護、コスト削減、ポールピースの性能要求の増加のために、水性バインダーの開発が不可欠です。

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