詳細な分析を通じて、リチウムイオン電池のカソード材料を選択するにはどうすればよいですか？

リチウムイオン電池は、使用中に二次充電が可能で、二次充電式電池に属します。主な動作原理は、バッテリーの形状に関係なく、正極と負極の間でリチウムイオンが繰り返し移動することです。その主成分は、電解質、正極板、負極板、ダイヤフラムです。現在、リチウムイオン電池の国際生産は、主に中国、日本、韓国に集中しています。主なリチウムイオンアプリケーション市場は携帯電話とコンピューターです。リチウムイオン電池の継続的な開発に伴い、応用分野は徐々に拡大しており、正極性材料の使用はモノリシックから多様化しています。これらには、さまざまな材料の共存を実現するためのかんらん石型リン酸第一鉄リチウム、層状コバルト酸リチウム、スピネル型マンガン酸などが含まれます。

技術の発展から、今後の開発でより多くの新しいタイプのポジティブ材料が生産されることがわかります。パワーセルの正極材料は、コスト、安全性能、循環容量、エネルギー密度など厳しい要件があります。アプライドマテリアルズの分野では、コバルト酸リチウムはコストが高く安全性が低いため、通常、特定の用途の一般消費者向けバッテリーに適用でき、パワーバッテリーの要件を満たすことは困難です。上記の他の材料は、現在のパワーセルで完全に利用されています。

リチウムイオン電池のカソード材料

1、コバルト酸リチウムは正極材料として最も早く使用され、現在でも家電製品の主流の正極材料です。他の正極材料と比較して、コバルト酸リチウムは、動作中の電圧が比較的高く、充電または放電時の電圧動作が比較的安定しており、大電流の要件を満たすことができ、強力なサイクル性能を備えていることがわかります。導電性が高いです。材料や電池、その他のプロセスは比較的安定しています。ただし、多くの欠点もあります。たとえば、資源が不足し、価格が高く、コバルトには毒性があり、使用すると一定のリスクがあり、環境に悪影響を与える可能性があります。特に、そのセキュリティは効果的に保証することができず、それはその広範な開発を制限する重要な要因になるでしょう。実施された研究の中で、Al 3 +、Mg2 +、Ni2 +などの金属カチオンが最も広くドープされており、科学研究の継続的な進歩に伴い、現在、Al 3+などの金属カチオンドーピング形態があります。 Mg2 +が使用されています。コバルト酸リチウムの調製には、主に固相合成法と液相合成法の2つの方法が含まれます。産業界で一般的に使用されているのは、高温固相合成法です。主にLi2CO3やLiOHなどのリチウム塩とCoCO3などのコバルト塩を使用して1：1の比率で溶融します。 600°Cから900°Cの高温での煆焼によって形成されます。現在、リチウムコバルト酸材料の市場での用途は主に二次電池市場であり、小型の高密度リチウムイオン電池材料にも最適です。

２、三元カソード材料は、比較的重要な三元相乗効果を有する。コバルト酸リチウムと比較して、熱安定性に大きな利点があり、製造コストが比較的低く、コバルト酸リチウムの最良の代替材料になり得ることがわかります。 。ただし、密度が低く、サイクル性能を向上させる必要があります。この点に関して、調整は、改良された合成プロセス、イオンドーピングなどを使用して行うことができる。三元材料は、主にスチールシェルやアルミニウムシェルなどの円筒形リチウムイオン電池に使用されますが、膨張係数の影響により、ソフトパック電池への適用は大幅に制限されます。将来のアプリケーションでは、その開発の方向性は主に2つの側面を持っています。1つは、主にBluetoothや携帯電話などの小型ポータブルデバイスの開発における高マンガン方向です。第二に、高ニッケルの方向で、主に電気エネルギー自転車や電気自動車などのエネルギー密度の需要が高い分野に適用されます。

3、リン酸第二鉄リチウムは、充電と放電において優れたサイクル性能と熱安定性を備えています。使用時の安全性が高く、環境にやさしく、環境にやさしい素材です。同時に、価格も比較的安いです。中国の電池産業は、大規模な電池モジュールの生産に最適な材料であると考えられています。現在の主な応用分野は、電気自動車、携帯型モバイル充電電源などです。将来的には、エネルギー貯蔵電源や携帯型電源の方向に発展していきます。

4、リチウムマンガン酸化物は、アプリケーションで強力な安全性と過負荷防止を備えています。中国にはマンガン資源が豊富にあるため、価格は比較的低く、環境への汚染は少なく、無毒で無害であり、産業準備作業は比較的簡単です。ただし、充電・放電の過程では、スピネル構造が不安定なため、ヤーン・テラー効果が発生しやすく、高温でマンガンが溶解すると電池容量が低下しやすくなり、用途も大きくなります。限定。現在、酸化マンガンリチウムの適用範囲は、携帯電話やデジタル製品などの小型電池が中心です。パワーセルに関しては、リン酸鉄リチウムを入れ替えることができるため、競争が激しくなっています。その開発の方向性は、高エネルギー、高密度、低コストのトレンドになります。

リチウムイオン電池製品は活発な発展を見せています。科学技術の発展に伴い、スマートフォンやコンピューターなどの製品が広く使われるようになりました。これにより、リチウムイオン電池の需要が高まり、開発の機会が増えます。同時に、車載リチウムイオンやエネルギー貯蔵電源の開発も進んでおり、リチウムイオン電池の新たな成長ポイントとなっています。したがって、今後の開発では、リチウムイオン電池の役割が大きくなり、電池材料の継続的な交換にもつながるように、この側面の研究を強化する必要があります。

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