パワーバッテリーカソード材料：リチウムに富むマンガンベース

現在、新エネルギー自動車産業の熱エネルギー電池は、リン酸鉄リチウム電池と三元電池であり、高いと予想されるリチウムに富むマンガン系電池はまだ暖かくはない。電気自動車のリソースネットワークは、7月に工業情報化部が発表した310回目の新車発表で、浙江省YouyouPowerが提供したサポートリストにリチウムに富むマンガンベースのバッテリーが登場したことを知らされました。サポートモデルは江蘇瀘州周新エネルギー車株式会社でした。地元の土地RQ5026XXYEVZ1純粋な電気バンとXinri（無錫）開発株式会社によって生産された新しい日本XRF5032XXYBEV純粋な電気バントランスポーターの生産、これは最初です中国と世界での時間。

無制限のリチウムリッチマンガンベース

中国は新エネルギー自動車産業を非常に重要視しており、新エネルギー車を7つの戦略的新興産業の1つとしてランク付けしています。新エネルギー車の場合、国の支援政策に関係なく、その開発を決定する重要な要素は、依然として消費者のニーズを満たすことです。現在、パワーバッテリー技術のレベルのために、ほとんどの商品化された純粋な電気自動車はまだ低い航続距離を持っています。消費者は深刻な「走行距離不安」を抱えており、購入意欲は強くありません。電気自動車のリソースネットワークによると、純粋な電気自動車のバッテリー寿命は320 kmであり、ほとんどの消費者のニーズを満たすことができます。バッテリーの寿命は、消費者の「走行距離の不安」を解消するために、オイルで満たされた燃料タンクの航続距離に近い600キロメートルに達します。 「したがって、新世代の高エネルギー密度パワーバッテリーの開発は、パワーバッテリーの将来の開発にとって避けられない要件であり、トレンドです。

現在の業界の技術に関する限り、バッテリーの不活性材料の質量を減らしてパワーバッテリーのエネルギー密度を高める技術はピークに達しています。エネルギー密度の高い正と負の材料を使用することにより、パワーバッテリーのエネルギー密度を高めることがより効果的です。 。電気自動車のリソースネットワークによると、既知のカソード材料の中で、リチウムに富むマンガンベースのカソード材料は、リン酸鉄リチウムなどのカソード材料の放電比容量である最大３００ｍＡｈ ／ ｇの放電比容量を有する。と商品化されている三元材料。倍増し、新世代の高エネルギー密度パワーリチウム電池カソード材料に非常に適しています。リチウムを多く含むマンガン系材料は、低コスト、大容量、無毒安全性などのメリットがあり、電気自動車などのパワーバッテリーの要件を満たす正極材料として使用されています。関連する技術的問題を解決した後、リチウムに富むマンガンベースのカソード材料は、放電固有の容量という絶対的な利点を有し、これは電気自動車の大規模な促進に有益である。

リチウムに富むマンガンベースの合成法と既存の問題

リチウムが豊富なマンガンベースのカソード材料には、主に次の合成方法があります。

まず、共沈法、共沈法は、原子レベルでいくつかの遷移金属イオンを均一に混合することであり、サンプルの形態は規則的な球を形成しやすく、粒子サイズ分布は均一です。

第二に、この方法で合成されたリチウムに富むマンガンベースのゾルゲル法は、比較的良好な電気化学的性能を有するが、生成物の形態を制御することが困難であり、多くの場合、大量の高価な有機酸を費やす必要がある。またはアルコール、そしてコストが高いです。

第三に、固相法、固相法は原料の良好な混合を必要とし、そして煆焼プロセス中にいくつかの遷移金属イオンの十分な拡散を確実にする必要がある。

リチウムに富むマンガンベースのカソード材料は、放電比容量において絶対的な利点がありますが、次の技術的問題があるため、パワーバッテリーに適用できるようになるまでにはまだ長い道のりがあります。

まず、最初のサイクルの不可逆容量は比較的大きいです。研究によると、最初のクーロン効率は通常75％であり、変更後は約88％に達する可能性があります。これは、初めて4.5Vを超えて充電する場合、結晶格子内のO2-がLi +からLiを伴うためですか？ Oの形では、電荷のバランスを維持するために、表層の遷移金属イオンがバルク相に移動し、Li +が残した八面体の位置を占めます。これにより、Li +が完全に再出現できなくなります。放電し、不可逆的な容量損失が発生します。したがって、電池産業を設計する際には、企業は正極の最初の使用効率を考慮し、負極の設計が不十分なために金属リチウムデンドライトが形成されないようにする必要があります。

第二に、電圧プラットフォームがダウンしており、サイクルの安定性が低くなっています。充電および放電中にリチウム層のリチウム空孔にMnイオンが移動するため、材料の層状構造は徐々にスピネル状の相に変化します。さらに、材料の高い動作電圧ウィンドウのために、バッテリーの全電圧範囲を2.0〜4.7Vに設定する必要があり、市販の電解液のほとんどはまだ需要を満たすことができません。一般に、サイクルテスト中の電圧ウィンドウは2.5〜4.5 Vに設定されているため、リチウムに富むマンガンベースの正極材料の高い比エネルギーの利点が制限されます。したがって、リチウムに富むマンガンベースのカソード材料は、表面コーティング、バルク相ドーピング、粒子ナノ結晶化などによって修飾される必要がある。また、おそろいの高圧電解液も使用しています。

第三に、貯蔵性能とコーティング性能は比較的劣っています。貯蔵性能は、カソード材料の実際の使用に影響を与える重要な要素です。製造、保管、輸送、および電池の製造プロセス中、カソード材料の物理的および化学的特性は安定している必要があります。関連する研究によると、リチウムに富むマンガンベースの正極材料は、アルカリ度が大きく、表面が粗いため、コバルト酸リチウムなどの正極材料よりも水分を吸収しやすいことが示されています。したがって、パワーバッテリーの準備プロセスでは、コーティング、プロセス中の接着力の低下、バッテリーの鼓腸などの問題を回避するために、水分を厳密に制御する必要があります。

リチウムリッチマンガンベースの開発にはまだ様々な問題がありますが、今回の最初の試合は、リチウムリッチマンガンベースが主流になるかどうか、リチウムリッチマンガンの商品化の夜明けを見ることができると言えます。将来のカソード材料、私たちはそれを楽しみにしています。

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