リチウム電池のアノード材料産業の将来の傾向と発展は何ですか？

業界動向

1.高エネルギー密度と急速充電は将来の技術トレンドです

2.政策と市場には、高エネルギーの急速充電技術ソリューションが必要です

国の政策として、産業情報技術省などの4つの省庁は、自動車用パワーバッテリー産業の発展を促進するための行動計画に明確に述べています。2020年、リチウムイオンバッテリーセルの比エネルギーは> 300Wh / kgであり、システムの比エネルギーは260Wh / kgです。

グラファイトアノード材料の性能は理論上の限界に近く、アノードとしてのグラファイト材料の技術的解決策はこの要件を満たすことができません。

2018年には、「新エネルギー車の普及・応用のための補助金調整に関するお知らせ」、バッテリーユニットの比エネルギー、航続距離、その他の性能要件に対応する補助金が引き上げられ、バッテリー性能要件が引き上げられ、業界は、高エネルギー密度のバッテリーソリューションを開発することが奨励されています。市場の顧客需要の観点から、リチウム電池の充電の利便性と航続距離は、顧客体験に影響を与える重要な要素です。

「新エネルギー車の普及と応用のための推奨モデル（2018年の第3バッチ）」の純粋な電気乗用車モデルの平均航続距離は350kmを超えました。ただし、新エネルギー車の平均充電時間は約5〜8時間、急速充電時間は約1〜2時間です。

新エネルギー車は、従来のエネルギー車と比較して、特にバッテリーの高エネルギー密度と高速充電性能の点で、使いやすさの点で改善の余地がたくさんあります。

チタン酸リチウムは依然としてシートを占めており、優れた高速充電性能を発揮します

チタン酸リチウムは、優れた高速充電性能を備えています。チタン酸リチウムは、スピネル構造に特有の三次元リチウムイオン拡散チャネルを持っているため、優れた出力特性を備えています。チタン酸リチウム結晶中のリチウムイオンの拡散係数は2x10-8cm2 / sであり、これはグラファイトアノードの拡散係数よりも1桁高い値です。チタン酸リチウム電池の充電率は10〜20℃に達することがありますが、通常のグラファイトアノード材料の充電倍率はわずか2〜4℃です。

チタン酸リチウムは、電気バスやエネルギー貯蔵に広く使用されています。チタン酸リチウム電池は、安全性が高く、サイクル寿命が長く、動作温度範囲が広く、迅速な充電と放電が可能です。そのため、電気商用車（バス、鉄道輸送など）、エネルギー貯蔵市場（周波数変調、電力網の品質、風力発電所など）、および産業で使用されています。この分野（港湾機械、フォークリフトなど）は広く使用されています。

国内の新エネルギー車メーカーである珠海陰龍も、ネガティブバッテリー技術ソリューションとしてチタン酸リチウムを使用しています。

シリコン-炭素複合材料はエネルギー密度が高く、アノード材料の将来の方向性になります。

シリコン材料は比容量が大きく、急速に充電できるため、最も有望です。グラファイトの理論エネルギー密度は372mAh / gですが、シリコンの理論エネルギー密度は10倍を超え、最大4200mAh / gです。バッテリーのエネルギー密度を高めるためのバッテリーアノードとしてのシリコン材料の使用は、業界で認められている方向性の1つになっています。

中国の負極材料メーカーであるBetrayのシリコン-炭素複合アノード材料は大量生産されており、顧客は韓国のSamsungです。

シリコン材料の大量生産にはまだボトルネックがあり、シリコン-炭素複合材料のトレンドがトレンドです。

シリコン材料を使用する際のボトルネックは、サイクル性能が低いことです。リチウムの脱インターカレーションにおけるシリコン粒子の高い膨張率（シリコンの負の電荷と放電の膨張は最大360％、通常のグラファイトはわずか10％）が負極を引き起こしますサイクル中に急速に減衰するシリコン粒子の表面でのSEI膜の継続的な成長は、電解質とリチウムイオンの不可逆的な消費を引き起こします。

現在、比較的成熟した技術的解決策は、体積効果が小さく、サイクル安定性が良好な炭素材料を担体として使用することです。また、比容量の大きいシリコン材料を主活体として組み込んで、シリコンカーボン複合材料を合成しています。シリコン-炭素複合材料は、充電および放電中のシリコンの体積膨張を減らすという悪影響を与える可能性があります。

シリコンカーボン複合プロセスは、コーティング、ドープ、埋め込みされています。テスラは、炭素被覆硫化物溶液を使用して、人工黒鉛に10％のシリコンベースの材料を追加することにより、シリコン-炭素複合材料を生産モデルModel3に適用します。バッテリーのエネルギー密度は300wh / kg、バッテリー容量は550mAh / g以上です。

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