チタン酸リチウム電池の構造と開発

チタン酸リチウム電池は、正と負のプレート（三元リチウムの正の活物質、負の極度のチタン酸リチウム）、膜、電解質、耳、ステンレス鋼、アルミニウム合金シェルなどで作られています。正と負のプレートはの領域です。電気化学反応、ダイヤフラム、Li +輸送チャネルを備えた電解質。電極の耳には直流の効果があります。

バッテリー、Li +三元リチウム材料から結晶の表面への移動は、電界力の作用下で正極板材料から電解質に、ダイアフラムを介して、次に電解質を介して出現し、チタン酸リチウム結晶のアノード、次にチタン酸リチウムスピネル構造に埋め込まれたアノード材料。同時に、電子は陽極アルミホイル、耳、電池極柱、柱負荷、負極を通って流れ、陰極耳は陰極箔電極に流れ、次に導電体を通って陽極に流れ、チタン酸リチウムバランスをとるために充電します。

電池の放電、チタン酸リチウムスピネル構造材料からのLi +は、電解質に埋め込まれ、ダイアフラムを通り、次に電解質を通って三元リチウム結晶表面に達し、次に三元リチウム材料に再び埋め込まれます。同時に、カソードフォイル電極、耳、バッテリーカソード極性カラム、カラム負荷、正極、正極イヤーフローバッテリーアノードアルミニウムフォイル電極への導電性による電子流、そして次に三元リチウムへの導電性による電子流アノード、充電のバランス。

したがって、チタン酸リチウム電池は、充電と放電のプロセスであり、埋め込まれた電極間のリチウムイオン間で対応する前後に、電池の充電と放電を完了し、負荷に電力を供給します。示されているチタン酸リチウム電池の充電と放電の図。

バッテリー、正の電子、リチウムイオンが出現すると、カソードに埋め込まれます。カソードには、リチウムイオンと電子が豊富なリチウム状態として埋め込まれています。プロセスは反対を排出します。反応の過程で埋め込まれた、または埋め込まれたLi +において、チタン酸リチウム（Li4TI5O12）は一種の理想的な埋め込まれたタイプの電極材料であり、Li +が挿入され、埋め込まれたかどうかは、材料構造、いわゆる「ゼロひずみ」材料に影響を与えません。 、したがって、良好なサイクル性能を保証します。

チタン酸リチウムは、Li7TI5O12とLi4TI5O12の2つの異なる相の分子構造です。Li4Ti5O12の結晶構造と結晶構造を生成します。Li7TI5O12はスピネル構造であり、格子定数の変化は非常に小さく、体積の変化も小さいです。前後のスケーリングによって引き起こされる構造的損傷の電極材料の、電極のサイクル性能と耐用年数を改善するために、サイクル時間の増加とともに減少し、容量の減衰をもたらし、チタン酸リチウムを優れたサイクル性能にする。

チタン酸リチウム電池の電気化学反応式：

総化学反応式は次のとおりです。

チタン酸リチウム電池のアーキテクチャ

ポジティブ：リン酸鉄リチウム、リチウムマンガン酸、または三元材料、ニッケルおよびマンガン酸リチウム。

ネガティブ：チタン酸リチウム材料。

ダイヤフラム：リチウム電池ダイヤフラムのアノードとしてカーボンを使用。

リチウム電池電解液のアノードとしてカーボンを使用した電解液。

バッテリーシェル：マイナスとしてのカーボンのリチウムバッテリーシェル。

チタン酸リチウム電池の部品と構造を紹介

チタン酸リチウム電池の利点

チタン酸リチウム電池は、容量が小さく、軽量で、エネルギー密度が高く、密閉性能が高く、漏れがなく、メモリー効果がなく、自己放電率が低く、急速充電と放電、サイクル寿命が長く、動作温度範囲が広く、グリーンの安全性と安定性があります。環境保護やその他の特性により、通信電源の分野で非常に幅広いアプリケーションの見通しがあります。

カソード材料の電位プラットフォームとしてのチタン酸リチウムは、1.55 Vと高く、1 Vを超えると従来のグラファイトアノード材料よりも高くなりますが、エネルギー密度がいくらか失われますが、バッテリーの安全性も高くなります。技術専門家のLoublu-rayは、カソード電圧の需要が低い場合、バッテリーは急速に充電されると述べていますが、低すぎると、リチウムバッテリーは非常に反応性の高い金属リチウムを析出しやすくなります。この種のリチウムイオンは導電性であるだけでなく、電解質と反応し、大量の熱、可燃性ガス、火を放出する可能性があります。そして、バッテリーの安全性を確保するために、負の電圧を回避するために、また間接的にリチウムイオンの沈殿を回避するために、1〜0vの電圧に関してチタン酸リチウムのそれよりも高い。

チタン酸リチウム電池は、高温・低温環境下で安全に使用できるため、広い耐熱性（特に低温耐性）の重要なメリットも反映しています。現在、チタン酸リチウム電池の温度領域（50〜65度）の銀の作業安全性、および20度未満の温度での一般的なグラファイトカソード電池のエネルギーは低下し始め、30度までの充電容量は総容量のわずか14％です、寒い天候下では正常に動作しません。また、チタン酸リチウム電池を過充電しても、体積変化はゼロストレイン素材と呼ばれるわずか1％であり、非常に長寿命です。銀の長いWeiYincang会長は、銀の長いチタン酸リチウム電池の寿命は最大30年、自動車の耐用年数、および通常のグラファイトアノード材料の電池寿命は3〜4年であると述べています。ライフサイクル全体から見ると、チタン酸リチウム電池のコストは低くなっています。

チタン酸リチウムの最後の利点は、急速充電と放電能力が強く、充電率が高いことです。銀色の長いチタン酸リチウム電池の充電率は10c、20 cであり、グラファイトアノード材料の一般的な電池充電率はわずか2 c〜4cです。チタン酸リチウム電池の特性に基づいて、研究コース内の人物は、新しいエネルギーバス、大型エネルギー貯蔵装置の需要に適合していると考えています。

チタン酸リチウム電池の欠陥

優れた安全性能により、チタン酸リチウムイオン電池が研究のホットスポットになりますが、Li4Ti5O12のサンプルの低い電子伝導率（10〜13 S / cm）とリチウムイオン拡散係数（10-10〜10-13 cm2 / S）により、ダウンは、幅広いアプリケーションで満たされます。一部の学者の研究では、ナノメートル後のLi4Ti5O12粒子サイズが有効反応領域を拡大し、拡散距離を短縮し、それによって性能の材料比を大幅に改善できることが示されました。しかし、ナノ材料粒子のプロセスは、現在、より困難であり、高コストを必要とし、大規模な工業生産を達成するのが難しい傾向があることを指摘しておく必要があります。

チタン酸リチウム電池はリサイクルガス中で継続的に発生し、特に高温で電池パックが膨らむ原因となります。衝撃は負の接触であり、電池のインピーダンスが増加し、電池の性能を最大限に発揮します。また、チタン酸リチウムのカソード材料がバッテリーの主要な障害物の1つに広く適用されることも制限されています。

チタン酸リチウム電池の技術開発とその開発の方向性

1.中国におけるチタン酸リチウム電池技術の開発

私たちの国のチタン酸リチウム電池技術は、競争の優位性、地理的および人間的な条件を持っている必要があります。寿命の点で軽く、チタン酸リチウム電池の長いサイクル寿命は、さまざまな種類の鉛蓄電池よりもはるかに優れています。その効率、コスト、および電気化学的性能は、ナトリウム硫黄およびフローバナジウム電池システムよりも優れています。

主要市場のリチウムイオン電池製品は、携帯電話やラップトップなどの携帯機器です。中国の携帯電話やノートパソコンの量は多いですが、ほとんどが国内ブランドのものではありません。国内のリチウム電力は、日本と韓国の製品でリチウム電力の販売能力が失われているため、携帯用電子機器に含まれています。

しかし、チタン酸リチウムの技術の応用は、ハイブリッド電気自動車市場、特殊産業用途、FMやグリッド電圧サポートなどのエネルギー貯蔵用途です。これらの世界の市場はまだ揺籃期にあり、完全には知られていませんでした。チタン酸リチウム技術は、これらの市場で主要なプレーヤーになると予想されます。

中国の人口は全世界の約1/5を占めています。人口が多いため、中国の電気自動車、エネルギー貯蔵、産業用アプリケーション市場は、多くの国で多国籍企業が切望している巨大な市場です。近年、中国政府は電気自動車とエネルギー貯蔵産業の発展を非常に重要視しており、あらゆる種類の国家がこの政策の導入を奨励しています。重慶とヨーロッパのハイブリッド電気バス、張北風景貯蔵デモンストレーション宝清駅と深センエネルギー貯蔵発電所の中国のチタン酸リチウム電池システムは、何年もの間蓄積されたデータの商業的応用にありました。

また、リチウム電力産業の上流と下流のチェーンはすでに小さく、電池材料と機器の製造能力の完全な供給に加えて、リチウム電池と日本と韓国の生産能力は3ポイントです。これにより、中国のリチウムイオン電池メーカーは従来のリチウム電力生産からチタン酸リチウム電池の生産への移行には、先天的な条件があります。

中国でのチタン酸リチウム材料の生産には、四川興、珠海銀肺、湖州マイクロマクロなどの缶がすでにあります。企業の強みと経験の両方があります。チタン酸リチウム電池の生産に関しては、企業のシルバーロング湖州マイクロマクロ、珠海、深センボーレイダ、天津ゲートウェイなどに代わって際立っています。

これらの企業は国内外に進出しており、電気自動車とエネルギー貯蔵は独自の市場販売チャネルを事前に設定しています。特に指摘する価値があるのは、深センBo Leiが材料生産からバッテリー、一連の独自技術と知的財産権のシステム統合まで生産してきたことです。これは、メーカーの独立した知的財産権を持つ珍しい中国のリチウム電力産業です。

2.チタン酸リチウム材料、電池、電池製造のボトルネック

技術が他の多くのリチウム電池チタン酸リチウム比類のない優位性を持っている今、なぜこれまでのところ、中国のエネルギー産業、さらには世界のエネルギーの分野でいくつかのアプリケーションがありますか？理由には、次の3つの側面があります。

1）チタン酸リチウム材料の製造におけるチタン酸リチウム材料の製造は、原則として複雑ではありません。しかし、リチウムイオン電池のアノード材料には、適切な比表面積、粒子サイズ、密度、電気化学的特性などを備えた材料に注意を払う必要があるだけでなく、リチウム電池の大量生産技術にも適応できなければなりません。多くの従来のリチウムイオン電池の生産ラインでのチタン酸リチウム材料は、通常の生産ができないため、11または12の材料のpH値が強い吸湿性を示します。

（2）チタン酸リチウム電池の生産実際、チタン酸リチウム電池製品を直接製造するために使用される従来のリチウムイオン電池の生産ラインは、単にグラファイトをチタン酸リチウム材料に置き換えるようなものではありません。湿度に対するチタン酸リチウム材料の要件は、従来のリチウムイオン電池の生産よりもはるかに高くなっています。湿度を制御するために、チタン酸リチウム電池の製造の特別な要件に適応するように調整するために、いくつかの準備を行う必要があります。さらに、一部の生産設備も対応する改善を行う必要があります。条件文の場合、チタン酸リチウム電池製品用に特別に設計された、コンパクトな構造、少量、生産ラインの自動化を完全に囲むことができます。

（3）チタン酸リチウム電池パック従来のリチウムイオン電池とは異なり、チタン酸リチウム電池の国内外での生産は、一定期間後にグループで適用されることが多く、微量ガスを含むモノマー電池のソフトパッケージがよく見られます。これらのガスと煙、新しいバッテリーは異なります。前者は、製造工程を経てバッテリーを取り外すことができます。しかし、後者は私たちのバッテリーの過程にあるか、現在の過程の条件下で避けるのは難しいです。

著者は、サイクルガス生成物の化学反応機構を研究することは良い研究トピックであるべきだと考えています。さらに、チタン酸リチウム電池技術により、その高電力性能の利点の1つです。バッテリー自体は大電流の充放電に耐えることができますが、モノマーバッテリーの厚さは、バッテリーが厚すぎると加熱が困難になるため、大電流が発生するため、高電力アプリケーションには適していません。したがって、高出力のチタン酸リチウム電池の場合、サイズが大きく、薄く、柔らかいパッケージセル構造が依然として妥当な選択です。

3.チタン酸リチウム技術の今後の開発方向

最後に、必要な包括的要約は、リチウムイオン電池カソードの長所と短所、長所：高セキュリティ、長寿命、広い高温および低温動作範囲、高電力、低コスト、およびグリーン環境保護としてのチタン酸リチウム材料です。短所：チタン酸リチウム材料のエネルギー密度が低く、水の吸収が強く、高い環境要件によって製造されたバッテリー、対応する更新を行うための製造プロセス、新しいプロセスでは、必要な機器と湿度制御のより高い要件に投資する必要があります。チタン酸リチウム電池市場のアプリケーションは完全に開かれていません。

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