リチウム電池の開発と応用

「リチウム電池」は、負極材料としてリチウム金属またはリチウム合金を使用し、非水性電解質溶液を使用する電池の一種である。リチウム金属電池は、1912年にギルバートN.ルイスによって最初に提案され、研究されました。1970年代に、MSWhitTInghamはリチウムイオン電池を提案し、研究を開始しました。リチウム金属の非常に活発な化学的性質のために、リチウム金属の処理、保管、および使用は、環境に対して非常に厳しいものです。そのため、リチウム電池は長い間使用されていません。科学技術の発展に伴い、リチウム電池が主流になりました。リチウム電池は、リチウム金属電池とリチウムイオン電池の2つのカテゴリに大別できます。リチウムイオン電池は金属リチウムを含まず、充電可能です。二次電池の第5世代リチウム金属電池は1996年に誕生し、その安全性、比容量、自己放電率、性能価格比はリチウムイオン電池よりも優れています。

リチウム電池の開発プロセス：

1970年、エクソンのMSWhitTInghamは、正極材料として硫化チタンを使用し、負極材料としてリチウム金属を使用して、最初のリチウム電池を製造しました。リチウム電池の正極材料は二酸化マンガンまたは塩化チオニルであり、負極はリチウムです。バッテリーを組み立てた後、バッテリーには電圧があり、充電する必要はありません。リチウムイオン電池（Li-ionBatteries）は、リチウム電池の開発です。たとえば、前のカメラで使用されていたボタン電池はリチウム電池でした。バッテリーも充電できますが、サイクル性能が悪く、充電・放電サイクル中にリチウム結晶が形成されやすく、内部短絡の原因となりますので、一般的に充電は禁止されています。 1980年、J。Goodenoughは、コバルト酸リチウムがリチウムイオン電池の正極材料として使用できることを発見しました。

1982年にイリノイ工科大学のRRAgarwalとJRSelmanは、リチウムイオンが高速で可逆的なグラファイトに埋め込まれる特性を持っていることを発見しました。同時に、リチウム金属製のリチウム電池が注目されており、リチウムイオン電池の特性を生かして充電式電池を作ろうと試みられました。最初に利用可能なリチウムイオングラファイト電極は、ベル研究所によって首尾よく製造されました。

1983年、M。ThackerayとJ. Goodenoughは、マンガンスピネルが低コスト、安定性、優れた導電性とリチウムガイド特性を備えた優れた正極材料であることを発見しました。分解温度は高く、酸化はコバルト酸リチウムよりもはるかに低い。短絡や過充電が発生した場合でも、燃焼や爆発の危険を回避できます。

1989年、A。ManthiramとJ. Goodenoughは、高分子陰イオンを含む正極がより高い電圧を生成することを発見しました。

1992年、日本のソニー株式会社は、負極として炭素材料を使用し、正極としてリチウム含有化合物を使用するリチウム電池を発明した。充電と放電の過程では、金属リチウムは存在せず、リチウムイオン電池であるリチウムイオンのみが存在します。その後、リチウムイオン電池は家電製品の顔に革命をもたらしました。正極材料としてコバルト酸リチウムを使用するこのような電池は、依然として携帯型電子機器の主な電源である。

1996年、PadhiとGoodenoughは、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）などのかんらん石構造のリン酸塩が、従来のカソード材料、特に高温耐性よりも安全であり、過充電耐性が従来のリチウムイオン電池材料よりもはるかに優れていることを発見しました。そのため、現在主流の大電流放電電力リチウム電池の正極材料となっています。

電池開発の歴史を通して、世界の電池産業の現在の発展の3つの特徴を見ることができます。第一に、リチウムイオン電池、水素ニッケル電池などを含むグリーン電池の急速な発展。 2つ目は、一次電池から電池への変換であり、持続可能な開発戦略と一致しています。第三に、バッテリーは小さく、軽く、薄い方向にさらに発展しています。市販の二次電池の中で、リチウムイオン電池、特にポリマー二次電池は比エネルギーが最も高く、二次電池を薄くすることができます。リチウムイオン電池は、比エネルギーよりも体積エネルギーと質量が大きく、充電と無公害が可能であり、現在の電池業界の発展の3つの特徴を備えているため、先進国では急速な成長が見られます。電気通信および情報市場の発展、特に携帯電話およびノートブックコンピュータの大規模な使用は、リチウムイオン電池に市場機会をもたらしました。リチウムイオン電池のリチウムイオン電池は、液体電解質リチウムイオン電池に代わって独自の安全性を備え、リチウムイオン電池の主流になります。ポリマーリチウムイオン電池は「21世紀電池」として知られており、蓄電池の新時代を切り開くものであり、開発の見通しは非常に楽観的です。

2015年3月、シャープと京都大学の田中ヒョン教授は、70年の耐用年数を持つリチウムイオン電池を共同開発しました。試験で製造された長寿命のリチウムイオン電池は、体積が8立方センチメートルで、充電と放電の頻度が25,000倍です。また、シャープ氏によると、長寿命のリチウムイオン電池を実際に1万回充電・放電した後も、性能は安定しているという。

リチウム電池の開発見通し：

より優れた品種を開発するために、さまざまな材料が研究されてきました。アラブ首長国連邦のリチウム電池バス（オランダ製）は、前例のない製品を生み出しました。たとえば、二酸化硫黄リチウム電池や塩化チオニルリチウム電池は非常に特徴的です。それらの正の活物質は、電解質の溶媒でもあります。この構造は、水溶液ではない電気化学システムでのみ発生します。したがって、リチウム電池の研究は、非水系の電気化学理論の開発も促進しました。さまざまな非水系溶剤の使用に加えて、ポリマー薄膜電池の研究も行われています。

リチウム電池は、水力、火力、風力、太陽光発電所などのエネルギー貯蔵電力システム、郵便や電気通信用の無停電電源、電動工具、電気自転車、電気オートバイ、電気自動車、軍事機器、航空宇宙で広く使用されています。および他の多くの分野。

リチウムイオン電池は、その独自の性能上の利点により、ラップトップ、カムコーダー、モバイル通信などの携帯機器で広く使用されています。開発した大容量リチウムイオン電池は、電気自動車で実証されており、21世紀には電気自動車の主要な電源の1つとなることが期待されており、サイドサテライト、航空宇宙、エネルギー貯蔵に使用されます。エネルギーと世界の環境保護への圧力。リチウム電池は、電気自動車業界で広く使用されており、特にリン酸鉄リチウム電池の登場により、リチウム電池業界の発展と応用が促進されています。

「計画」の導入により、世界のリチウム電池パターンが変わることが期待されます

4月18日、国務院は、変革のための純粋な電気駆動装置の主な戦略的方向性を明確にした「省エネおよび新エネルギー車産業開発計画（2012〜2020）」（以下「計画」という）について話し合い、承認しました。自動車産業の。プラグインハイブリッド車で、2015年には純電気自動車とハイブリッド車の総生産台数と販売台数が50万台に達し、2020年までに500万台以上を目標としています。

「企画」の導入は、ワークショップで大きな懸念を引き起こしました。多くの専門家は、この動きが自動車産業の新たな開発期間への参入を促進すると信じています。さらに、省エネ車や新エネルギー車のコアコンポーネントであるパワーバッテリー業界の巨大な市場の概要を目に見えない形で示します。

2013-2017年の中国リチウム電池産業の生産と販売の需要と投資予測分析レポートの統計によると、中国の新エネルギー車、送電網エネルギー貯蔵、特殊車両、および通信基地局の完成したリチウム電池パックの市場規模2012年は2011年の26億元から35億元で、34.6％増加した。その中で、新エネルギー車の適用は57％を占めました。

Appleが2007年にスマートフォンをリリースしてからタブレットPCを発売して以来、世界はインテリジェンスの時代に入りました。スマートフォンやタブレットへの強い需要により、デジタルリチウム電池の売上が急速に伸び、携帯電話のリチウム電池の売上が最大となっています。

2012年には、デジタルリチウム電池業界の製品構造の急速な調整により、ソフトパック型リチウム電池と円筒形リチウム電池の売上が急増し、30％以上の成長率を維持しました。一方、アルミシェル角形リチウム電池の市場規模は急速に縮小しています。デジタルリチウム電池業界全体が大きな変化を遂げています。投資家にとって、変化の中で市場動向を把握できるかどうかは、会社の将来の運命を決定します。

リチウム電池の用途：

20世紀のマイクロエレクトロニクス技術の発展に伴い、小型化されたデバイスの数が増加しており、電源には高い要件が課せられています。リチウム電池は大規模な実用段階に入っています。

最も初期に適用されたリチウム一次電池はペースメーカーで使用されました。リチウムサブバッテリーの自己放電率が非常に低いため、放電電圧は非常に穏やかです。ペースメーカーを人体に長期間埋め込むことができます。

リチウムマンガン電池の公称電圧は一般に3.0ボルトより高く、集積回路の電源に適しており、コンピューター、計算機、時計で広く使用されています。

リチウムイオン電池は、携帯電話、ノートパソコン、電動工具、電気自動車、街路灯のバックアップ電源、ナビゲーションライト、小型家電製品に広く使用されています。最大のアプリケーショングループと言えます。

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