国内外でのチタン酸リチウム電池技術の開発

1991年にリチウムイオン電池が工業化されて以来、グラファイトは全国の電池アノード材料を統一してきました。新しいタイプのリチウムイオン電池カソード材料としてのチタン酸リチウムは、1990年代後半にその多くの優れた特性のために注目を集めました。たとえば、リチウムイオン中のチタン酸リチウム材料格子定数の変化の安定性を維持するために埋め込まれる過程でのモザイクおよび結晶構造は非常に小さい（体積変化<1％）。

ゼロひずみ電極材料は、チタン酸リチウム電池のサイクル寿命を大幅に延長しました。三次元リチウムイオン拡散チャネルのスピネル構造、優れた出力特性、および高温性能と低温性能の利点を備えたチタン酸リチウム。カーボンアノード材料と比較して、金属リチウムの電位よりも高いチタン酸リチウムの電位（1.55 V）は、結果として、通常、チタン酸リチウムの表面の固体液体層の表面にカーボンネガティブ成長を伴う電解質で発生します基本的に形成されます。

チタン酸リチウム表面の通常のリチウム電池電圧範囲でより重要なものは、製造が困難です。これは、大部分がリチウムデンドライトによって排除され、セル内で短絡の可能性が形成されます。そのため、リチウムイオン電池のカソードの安全性としてのチタン酸リチウムは、現在、さまざまな種類のリチウムイオン電池の中で最も高い安全性を見ています。

リチウムイオン電池のサイクル寿命のリチウムイオン電池のカソード材料は、一般的な従来のリチウムイオン電池よりもはるかに高い数万倍に達する可能性があるため、研究コース内の人物のほとんどは、チタン酸リチウムがグラファイトに取って代わると聞いています。 、単独で数千回のサイクルの終わり。

ほとんどのリチウム電気の専門家は、チタン酸リチウム電池製品を実際に製造したことがないか、いくつかの問題を抱えているだけだからです。それで彼らは落ち着いて慎重に考えることができませんでした、なぜ最も完璧な伝統的なリチウムイオン電池は通常1000から2000倍の充電と放電のサイクル寿命しか終えなかったのですか？

リチウムイオン電池の短いサイクル寿命の従来の根本原因は、これらの基本的なコンポーネントの1つであるグラファイトアノードとつまずきに由来しますか？スピネルチタン酸リチウムカソードの代わりにグラファイトアノードを使用すると、リチウムイオン電池は本質的に同じ化学システムになり、数万回、場合によっては数十万回も循環する可能性があります。

さらに、多くの人がチタン酸リチウム電池のエネルギー密度が低いと喜んで話しますが、それはシンプルであるが重要であるという事実を無視します：それはチタン酸リチウム電池の超長サイクル寿命、安全性の優れた電力特性、優れた経済性です。これらの特徴は、リチウムイオン電池エネルギー貯蔵産業の大規模な礎石の台頭であるという成果になります。

この10年間で、国内外でのチタン酸リチウム電池技術の研究が再び浮上しています。その産業チェーンは、チタン酸リチウム材料の準備、チタン酸リチウム電池の製造、チタン酸リチウム電池システムの統合、および電気自動車とエネルギー貯蔵市場でのその応用に分けることができます。

1.チタン酸リチウム材料

米国における国際的なチタン酸リチウム材料の研究と工業化は、チタンナノメーター科学技術企業、日本石原工業株式会社、英国ジョンソンマシー（jm）企業などをリードしています。米国を含むチタン酸リチウム材料のチタン生産比率、安全性、長寿命、高温および低温性能において。しかし、微細な製造方法が長すぎるために製造コストが高く、商品化が困難です。

石原産業はアジア最大のチタン顔料メーカーであり、日本、シンガポール、台湾の企業が生産拠点を持っています。石原産業は、豊富な原料資源を駆使して、チタン酸リチウム製品を低コスト、高比率、さまざまな粒度で湿式加工することに成功しました。チタン酸リチウムのチタン材料を比較するための価格での同様の製品の性能には、中国の国内製品よりも大きいが少ないという利点があります。ジョンソン・マッセイ（jm）は、リン酸鉄リチウムなどの材料でドイツ南部の化学会社を買収しましたが、チタン酸リチウム材料への投資の研究開発と生産の観点から、製品の品質の安定性が不十分でした。

チタン酸リチウム材料の国内生産には、四川興新材料株式会社、珠海シルバーロング新エネルギー株式会社、湖州マイクロマクロ電力株式会社、深セン湾、新エネルギー材料など、いくつかの生産面があります。株式会社湖州山山新素材株式会社そして安徽省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。

Sichuan xingは、チタン酸リチウム材料の専門メーカーであり、年間生産能力は3000トン、顧客の適応性と安定性を備えたチタン酸リチウム製造プロセスですが、柔軟な調整の条件下で既存の生産ラインと設備を変更することなく、さまざまなチタン酸リチウムを製造します。顧客の要求、および製品仕様の安定性を維持します。ヒンジは、リチウムおよびチタン鉱物資源の上流に依存することができ、鉱石から最終材料生産までの調整を実現でき、チタン酸リチウム製品の性能向上とコスト削減を実現でき、原材料市場の変動の影響を回避できます。

2011年に米国に長い間Zhuhaiシルバーは、チタンナノメーター技術企業の株式取得の53.6％を完了し、チタン酸リチウム材料の準備、バッテリー、チタン酸リチウム電気自動車、エネルギー貯蔵システム、FM負荷アプリケーションを備えた数少ない国内企業の1つになりました多数のコアテクノロジーや30を超える特許、企業など。

現在、北はチタンナノメートルテクノロジー株式会社です。チタン酸リチウム材料の年間容量が100トンで、チタンと珠海の銀の北にある（以下「北チタン」と呼びます）は、高品質のナノスケールチタン酸リチウムを提供します。朱海銀の長い新エネルギーと石原産業も戦略的協力を行った新しいチタン酸リチウム材料の研究開発であり、材料のコストはその生産の減少の増加とともに増加し、今後数年間は原価に近いと予想されます現在のグラファイトアノード材料の。

湖州マイクロマクロは現在、チタン酸リチウム電池技術やその他のタイプの急速充電電池を促進するために国内産業で最も成功している企業の1つです。

チタン酸リチウム材料の湖州マイクロマクロ生産は、主にチタン酸リチウム電池製品の生産に使用されます。国内外の市場におけるHuzhouマイクロマクロチタン酸リチウム電池製品は、電気自動車およびエネルギー貯蔵市場におけるチタン酸リチウム技術の用途の拡大が、優れた実証効果を発揮しています。

深セン湾は、現在、世界最大のリチウム電気カーボンカソードサプライヤーです。同社には強力な研究開発チームがあり、業界標準のチタン酸リチウム製図工の1つでもあります。深セン湾、強力な販売ネットワークもチタン酸リチウムのマーケティング上の利点になり、炭素被覆チタン酸リチウムを導入し、炭素被覆チタン酸リチウム2製品を導入していません。ただし、現在のチタン酸リチウム材料はテリーの主力製品ではありません。チタン酸リチウム電池市場はまだ展開されておらず、同社は長期計画でチタン酸リチウム材料を生産していない。

2.チタン酸リチウム電池とその電気自動車およびエネルギー貯蔵の分野での応用

主に米国に代表されるチタンおよび東芝グループにおけるチタン酸リチウム電池メーカーの国際からバッチ生産。チタン酸リチウム電池市場の用途には、主に電気自動車、エネルギー貯蔵市場、産業用途が含まれます。

アメリカ大統領チタン酸リチウム電池の製造は独自のコア技術を持っており、世界の製造における大型チタン酸リチウム電池は依然として主導的な地位にあり、いわゆる「膨張」の問題を解決しました。第4世代の65ahシングルチタン酸リチウム電池はエネルギー貯蔵システムに使用されており、65℃で数万回循環しますが、明らかな容量減衰はありません。

チタン酸リチウム電池システムの用途であるカリフォルニアハイブリッド電気バス用チタンは、2008年に稼働を開始しました。燃費指数は106.4 kg / Lで、通常のディーゼル発電機の23.8 kg / Lよりもはるかに高くなっています。 10.5 MWの風力発電所のハワイ自然エネルギー会社は、1 MWの貯蔵システムを提供し、地域の電力網の相互接続を備えていると同時に、3年間の技術サポートサービスを提供しています。チタン酸リチウム電池のエネルギー貯蔵システムは、主に再生可能エネルギーの電圧変動を調整し、ユニットの負荷率を1 mw / min以下に制御するために使用されます。

チタン1mwの大容量高出力エネルギー貯蔵ユニットは、現在、グリッドフィールドの事業運営と大容量のチタン酸リチウム電池製品による品質検査のパフォーマンスで2年以上しか得られていません。エネルギー貯蔵システムのサイクル数が500000回を超え、3300 MWHを超え、充電および放電による電力システムの容量損失は2％未満であり、電力の明らかな減衰はありません。

「SCiB」は、チタン酸リチウム電池の東芝バッチ生産のブランドです。3.2AhAh、10および20 Ahの正方形のアルミニウムシェル電池は、主に電動スクーター、電気自動車、および電池の自動停止に使用されます。 SCiBは急速充電と長寿命バッテリーの利点を備えており、10分で90％以上充電でき、3000回の充電と放電を繰り返すと10％未満の電力容量減衰が「EV-ネオバルク電動スクーター」で使用されています。

エネルギー貯蔵に関しては、東芝による日本の新しい東風のサンシャインプログラムは、チタン酸リチウム電池を大規模なエネルギー貯蔵発電所と家庭用エネルギー貯蔵システムに適用することです。別の企業の日本村田は、アノードの新しいリチウム電池として5vニッケルマンガン酸リチウムチタン酸塩を使用して開発されました。電圧差は3.2Vで、エネルギー密度は130 wh / Kソングに達する可能性があり、現在のリン酸鉄リチウム電池のレベルよりも高くなっています。

チタン酸リチウム電池の国内生産には、湖州マイクロマクロ、朱海シルバーロング、深センボレイゲートウェイパワーインダストリアル株式会社、天津、四川興缶、中信集団公司固体電源技術株式会社など、すでにいくつかあります。 、Hunan ShanshanとAnhui、および深セン周辺のいくつかの小規模なチタン酸リチウム電池メーカー。

2006年に設立されて以来、湖州マイクロマクロはチタン酸リチウム技術の開発に取り組んできました。チタン酸リチウム電池を製造する会社は、垂直統合のためにチタン酸リチウム材料、膜、電解質、およびカソード材料を必要としています。近年、市場の需要に適応するために、リチウム電池の日産80000 10ahチタン酸容量とリチウム電池の2倍のチタン酸リチウム電池の2倍の正の容量を持つ湖州マイクロマクロ。

2014年末までに、湖州マイクロマクロの10分間急速充電バッテリーシステムには、主に英国、オランダ、中国の重慶などに輸出される3000台以上のハイブリッド電気バスが搭載されています。エネルギー貯蔵市場に関しては、米国のバーモントと中国の重慶にそれぞれ湖州マイクロマクロが設置され、チタン酸リチウム電池エネルギー貯蔵システムの電力グリッド周波数変調と電力需要管理が行われました。

Zhuhaiシルバーロングのリチウム電池製品の現在の生産は、20ahチタンおよび65ah電池ソフトパッケージと25ah 55ah、30 ahおよび円筒形電池を持ち、性能指標は米国にチタンチタン酸リチウム電池の生産に達しました。 16000回以上のバッテリー100％DODサイクル、10％DODは160万回に達しました。これらのいくつかのバッテリーは、サードパーティの検査による北の自動車の品質監督および検査資格（201）に合格しています。

アプリケーションでは、円筒形の長寿命で高速充電および放電チタン酸リチウム電池を使用した銀色の長い新しい純粋な電気バス、電池は30〜80 kmに到達でき、6〜10分間の急速充電、夜間の谷の充電でも使用できます30〜60分遅い。この一連のモデルは、広東省湛江、河北邯鄲、石家荘などの公共交通機関にうまく導入されています。

2014年9月に商業運転を開始した古風なダンダン車の北京公共交通機関開発のために設計されたシルバーロング。この車は、北京の公式指定車でのAPEC会議にも指定されています。エネルギー貯蔵市場では、張北風景貯蔵実証ステーションと深セン宝清バッテリーエネルギー貯蔵ステーションがそれぞれ2 2MWHと1600KWHのチタン酸リチウムシステムを提供するために、それぞれ863の国家プロジェクトの貯蔵を担当する州グリッドと南部グリッドとのシルバーロング協力モジュールの一部、バッテリーボックスの設計、およびシステムソリューション。

深センボレイダは、独自の材料加工方法により、Li4Ti5O12材料製造の優れた性能を得ることができ、チタン酸リチウム電池製造技術からの技術研究プロジェクトを通じて、高性能Li4Ti5O12の設計と製造が大幅に進歩し、現在の製品は、17 ah、ah、および20 ahの円筒形電池を備え、チタン酸リチウム電池の問題を簡単にビルジガスで解決し、チタン酸リチウム電池製品の高性能を取得し、サードパーティのテストレポートの権限を取得しました。

高出力Li4Ti5O12電極材料の設計からのBoleida社Li4Ti5O12材料は、ガスの界面反応メカニズムと、パワーバッテリーLi4Ti5O12電極材料の大規模アプリケーション向けの溶液メカニズムを明らかにし、大きな進歩を遂げました。

Tianjinゲートウェイは私たちにチタンチタン酸リチウム電池の生産技術の移転をもたらし、ポリマーソフトパッケージパワーバッテリーの生産技術の蓄積と彼らの長年の経験と組み合わせて一人暮らしをしています。同社はビルジガスの問題をうまく突破し、大型の単一チタン酸リチウム電池の技術と容量をバッチ生産し、電池容量は60 Ahに達し、累積総出荷量は2,000万Ahに達しました。

10c以上の連続充電と放電に耐え、20000倍以上の寿命、温度範囲は-40〜60℃で、主に急速充電バスやFMエネルギー貯蔵発電所で使用されています。

チタン酸リチウム電池の技術開発とその開発の方向性

1.中国におけるチタン酸リチウム電池技術の開発

私たちの国のチタン酸リチウム電池技術、さまざまなエネルギー貯蔵電池の競争は、地理的および人間の条件の利点を持っている必要があります。寿命の点で軽く、チタン酸リチウム電池の長いサイクル寿命は、さまざまな種類の鉛蓄電池よりもはるかに優れています。その効率、コスト、および電気化学的性能は、ナトリウム硫黄およびフローバナジウム電池システムよりも優れています。

主要市場のリチウムイオン電池製品は、携帯電話やラップトップなどの携帯機器です。中国の携帯電話やノートパソコンの量は多いですが、ほとんどが国内ブランドのものではありません。日本と韓国の製品でリチウム電力の販売能力が失われるため、携帯用電子機器の国内リチウム電力。

しかし、チタン酸リチウムの技術の応用は、ハイブリッド電気自動車市場、特殊産業用途、FMやグリッド電圧サポートなどのエネルギー貯蔵用途です。これらの世界の市場はまだ揺籃期にあり、完全には知られていませんでした。チタン酸リチウム技術は、これらの市場で主要なプレーヤーになると予想されます。

中国の人口は全世界の約1/5を占めています。人口が多いため、中国の電気自動車、エネルギー貯蔵、産業用アプリケーション市場は、多くの国で多国籍企業が切望している巨大な市場です。近年、中国政府は電気自動車とエネルギー貯蔵産業の発展を非常に重要視しており、あらゆる種類の国家がこの政策の導入を奨励しています。重慶とヨーロッパのハイブリッド電気バス、張北風景貯蔵デモンストレーション宝清駅と深センエネルギー貯蔵発電所の中国のチタン酸リチウム電池システムは、長年蓄積されたデータの商業的応用にありました。

また、リチウム電力産業チェーンはすでに上流と下流が小さく、電池材料と機器の製造能力の完全な供給に加えて、リチウム電池の生産能力と日本と韓国の3つのポイント。これにより、中国のリチウムイオン電池メーカーは、従来のリチウム発電からチタン酸リチウム電池の製造に移行するため、先天的な条件があります。

中国でのチタン酸リチウム材料の生産には、四川興、珠海銀肺、湖州マイクロマクロなどの缶がすでにあります。企業の強みと経験の両方があります。チタン酸リチウム電池の生産に関しては、企業のシルバーロング湖州マイクロマクロ、珠海、深センボレイダ、天津ゲートウェイなどに代わって際立っています。

これらの企業は国内外に進出しており、電気自動車とエネルギー貯蔵は独自の市場販売チャネルを事前に設定しています。特に指摘する価値があるのは、Shenzhen bo leiが材料生産からバッテリー、一連の独自技術と知的財産権のシステム統合まで生産してきたことです。これは、メーカーの独立した知的財産権を持つ珍しい中国のリチウム電力産業です。

2.チタン酸リチウム材料、電池、電池製造のボトルネック

技術が他の多くのリチウム電池チタン酸リチウム比類のない優位性を持っている今、なぜこれまでのところ、中国のエネルギー産業、さらには世界のエネルギーの分野でいくつかのアプリケーションがありますか？理由には、次の3つの側面があります。

1）チタン酸リチウム材料の製造におけるチタン酸リチウム材料の製造は、原則として複雑ではありません。しかし、リチウムイオン電池のアノード材料には、適切な比表面積、粒子サイズ、密度、電気化学的特性などを備えた材料に注意を払う必要があるだけでなく、リチウム電池の大量生産技術にも適応できなければなりません。多くの伝統的なリチウムイオン電池の生産ラインでのチタン酸リチウム材料は、通常の生産ができないため、11または12の材料のpH値が強い吸湿性を示します。

（2）チタン酸リチウム電池の生産実際、チタン酸リチウム電池製品を直接製造するために使用される従来のリチウムイオン電池の生産ラインは、単にグラファイトをチタン酸リチウム材料に置き換えるようなものではありません。湿度に対するチタン酸リチウム材料の要件は、従来のリチウムイオン電池の製造よりもはるかに高いためです。湿度を制御するために、チタン酸リチウム電池の製造の特別な要件に適応するように調整するために、いくつかの準備を行う必要があります。さらに、一部の生産設備も対応する改善を行う必要があります。条件文の場合、チタン酸リチウム電池製品用に特別に設計された、コンパクトな構造、少量、生産ラインの自動化を完全に囲むことができます。

（3）チタン酸リチウム電池パック従来のリチウムイオン電池とは異なり、チタン酸リチウム電池の国内外での生産は、一定期間後にグループで適用されることが多く、微量ガスを含むモノマー電池のソフトパッケージがよく見られます。これらはガスと煙、異なるものへの新鮮な電池です。前者は、製造工程を経てバッテリーを取り外すことができます。しかし、後者は私たちのバッテリーの過程にあるか、現在の過程の条件下で避けるのは難しいです。

著者は、サイクルガス生成物の化学反応機構を研究することは良い研究トピックであるべきだと考えています。さらに、チタン酸リチウム電池技術により、その高電力性能の利点の1つです。バッテリー自体は大電流の充放電に耐えることができますが、モノマーバッテリーの厚さは、バッテリーが厚すぎると加熱が困難になるため、大電流が発生するため、高電力アプリケーションには適していません。したがって、高出力のチタン酸リチウム電池の場合、サイズが大きく、薄く、柔らかいパッケージセル構造が依然として妥当な選択です。

3.チタン酸リチウム技術の今後の開発方向

最後に、必要な包括的要約は、リチウムイオン電池カソードの長所と短所、長所：高セキュリティ、長寿命、広い高温および低温動作範囲、高電力、低コスト、およびグリーン環境保護としてのチタン酸リチウム材料です。短所：チタン酸リチウム材料のエネルギー密度が低く、水の吸収が強く、高い環境要件によって製造されたバッテリー、対応する更新を行うための製造プロセス、新しいプロセスでは、必要な機器と湿度制御のより高い要件に投資する必要があります。チタン酸リチウム電池市場のアプリケーションは完全に開かれていません。

結論

現在の新エネルギーの開発は、中国政府とそれに関連する環境産業によって大きく推進されていますが、チタン酸リチウム電池技術を促進する方法と、中国のチタン酸リチウム電池産業の市場における電気自動車およびエネルギー貯蔵への応用は次のとおりです。現在のように、今または決して。国内の珠海銀肺、湖州マイクロマクロ、深センボレイが到達できる、四川興、深セン湾などには、独立した知的財産権の一部の利点があり、企業の販売チャネルが有利であるはずです。多くの人は、主にリン酸鉄リチウム電池で構成されているチタン酸リチウム技術の利点における中国の知的財産が、いわゆる「主流の化学物質」にはなかったことに気づいていません。

チタン酸リチウム電池のエネルギー密度を向上させるための大容量、高電位のカソード材料の開発は、日本と韓国の巧妙な動きに追いついています。もちろん、同時に、高電位電解質や抗酸化ダイアフラムなどのリチウムイオン電池化学システムの研究も必要です。チタン酸リチウム電池リチウム電気産業の発展と中国の取り組みの技術は、電気自動車、エネルギー貯蔵、産業用アプリケーション市場の魅力的なリターンを高めるでしょう。

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