高エネルギーパワーバッテリーの簡単な説明

1月7日、中国科学院の学者であるMinggao Ouyangは学術会議で、中国の400ワット時/ kgの単セル電池は2025年に工業化されると予想されていると述べました。 。バッテリー20700高性能コバルト酸リチウムバッテリーのエネルギーは333ワット時/ kgであり、これは中国がパワーバッテリーの分野で「フォローアップ」から「リーディング」に変わると予想されることを意味します。

Minggao Ouyangによって名付けられた科学研究プロジェクトは、国の主要な研究開発計画によってサポートされており、正式名称は「高出力バッテリーの主要な技術および関連する基本的な科学的問題に関する研究」です。この研究は、アノード材料の豊富なリチウムマンガンベースの大容量を開発した研究チームに基づいており、モーターパワーバッテリーのエネルギー貯蔵は1キログラムあたり最大400ワットになる可能性があります。

近年、国策の支援を受けて、中国の新エネルギー車は急速に普及しているが、「郊外の郡に行かない」という「茎」を正すのは難しい。 500キロのシングルストローク制限を破ると、電気自動車の普及が大幅に促進されます。ただし、車両の負荷には制限があります。限られた量でできるだけ多くのエネルギーを蓄える方法は、科学研究の重要な目標となっています。

北京大学DingguoXiaのプロジェクトリーダー兼教授は、「リチウムイオン電池のエネルギー密度をさらに向上させるには、カソード材料の比容量が鍵となります」と述べています。 Dingguo Xiaによると、カソード材料の比容量について、予備作業に基づく研究チームは、リチウムに富む材料の安定性メカニズムと陰イオン酸化還元の生成メカニズムを深く理解し、リチウムに富む材料の性能を最適化します。陰イオンの酸化還元メカニズムを調節する。

言い換えれば、チームが最初に遭遇した質問は、陰イオンの酸化還元能力の「約」とは何かということでした。このルールを明らかにすることで、チームは優れた性能の電極に近づき、見つけることができます。チームはまた、材料内の原子間の形状が電子の構造に影響を与え、それによって陰イオンレドックスの能力に影響を与えることを発見し、構造と効率の関係を研究し、構造設計を通じて電極材料の電気化学的特性を改善したいと考えています。

「カソード材料のリチウム含有量を改善し、より多くの陰イオンがレドックス反応に関与できるようにすることは重要な方法です。」 Xia Dingguo氏は、大容量のリチウムに富むカソード材料の開発により、パワーバッテリーのエネルギー密度をさらに高めることが可能になったと述べました。プロジェクトチームは、大容量のリチウムに富むカソード材料と、2つの大容量で安定性の高いリチウムに富む材料（炭素複合材料）の準備に加えて、大容量のリチウム電池アノード材料も準備しました。

バッテリーを「マッスルタイプマン」にするためには、適度なプラスとマイナスの素材を得るだけでなく、実現可能な加工技術を設計する必要があります。たとえば、リチウムに富む化合物は電極内に十分に分散し、ブロックに凝縮することなくシステム内で60％を超えるレベルを維持する必要があります。分散が均一であればあるほど、可逆性が向上し、充放電効率が向上します。

現在、バッテリーはさらに改善する必要があります。 Dingguo Xiaは、「樹枝状リチウム」が新しいシステムのバッテリーの進歩とバッテリーの安全性を制限するという2つの重要な問題がまだあると述べました。関連する実験では、10〜50サイクルの使用後、電圧が大幅に低下し、電極が機能しないことが示されています。

「デンドライトリチウム」は、液体電解質特有のリチウムイオン電池です。リチウムイオンは還元されて樹状突起に結晶化し、継続的に成長します。ある程度、それらは膜を貫通する可能性があります。科学者たちは現在、2つの角度からのブレークスルーを求めています。 1つはコーティングで、もう1つは固体電解質の研究です。

Dingguo Xia氏は、「高エネルギー密度リチウムイオン電池の開発は、電極材料、電解質、安全性の高い方法の開発において開発する必要があり、新しい分析方法と電池準備技術のさらなる進歩が必要である」と強調しました。

プロジェクトチームは、リチウムイオン電池のエネルギー密度を400ワット時/ kgに上げることに加えて、エネルギー密度が500ワット時に達すると予想される新しいリチウム硫黄電池とリチウム空気電池の研究にも焦点を当てます。 /kg。中国工程院の学者であるLiquanChenは、リチウム空気電池はパワー電池の開発の方向性の1つであると述べました。 「水素酸素燃料電池の現在の開発では、水素使用の安全性を確保するために金属缶を使用する必要がありますが、リチウム空気電池（負極は空気中の酸素です）。マスタードバッグで十分である限り。リチウム空気電池は実用性とコストの観点からも開発されています。」

電極と電池の構造を改善する設計方法の探求から始まり、電池の分極モデルとシミュレーション技術の確立から、自動車用パワーバッテリーの「スリム化と適合性」の旅はまだ進んでいます。

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