リチウム電池の高エネルギー技術の研究のホットスポットは何ですか？

最近、高工業生産研究所リチウム研究所（GGII）は、50以上の企業を訪問し、複数のフォーラムに参加しました。リチウム電池は現在、高エネルギー密度技術において大きな進歩を遂げていることがわかりました。

高エネルギー密度の開発ルートには、高電圧正極材料とGaoKe容量の正極および負極材料が含まれます。高電圧正極材料とは、通常、電池電圧が4.2Vを超える正極材料を指します。リチウムコバルト酸、リチウムマンガン酸、および三元系には高電圧材料があります。

その中でも、リチウム高電圧の商品化は非常に成熟しており、ハイエンドのデジタル製品に広く使用されています。そのエネルギー密度は通常の三元電池よりも高いです。現在、リチウム高圧電池の電圧は通常4.35 Vであり、今後3〜5年で4.4Vおよび4.5Vの高圧電池が大規模に適用される可能性があります。

高電圧正極材料の用途は少なく、基本的には研究段階です。しかし、三元高電圧正極材料は、将来的に300 Wh / kgのエネルギー密度に到達するための突破口となる可能性があります。

現在、三元ＮＣＭ８１１材料の容量は１８０ｍＡｈ ／ ｇを超えており、材料の容量は、カプセル化または混合することによって達成することができる。同時に、材料の容量がさらに増加します（高電圧材料は、低電圧で不活性リチウムを活性化することと同等です。材料の使用がより制限されます）。しかし、三元材料の高電圧にはまだ多くの技術的問題があり、材料自体の安定性はまだ解決されていません。

マンガン酸リチウムカソード材料は、最大4.7Vの充電電位と非常に安定した格子構造を持っています。

現在、リチウムマンガン酸電池のエネルギー密度は150 Wh / kgであり、リン酸鉄リチウム電池のエネルギー密度よりも高くなっています。マンガン酸リチウム結晶は、安定した構造と優れた熱安定性を備えています。マンガン酸リチウム電池の安全性は非常に高いです。チタン酸リチウムシステムのバッテリーは、急速充電の分野で優れたアプリケーションの見通しがあります。

リン酸鉄リチウムはその容量のために理論に近く、高電圧でより多くのリチウムを活性化することは困難であり、効果は非常に限られています。しかし、リン酸フェロマンガン（バナジウム）リチウムとケイ酸第二鉄リチウムはエネルギー密度が高く、多くの研究機関や企業が研究するのに人気のある分野です。ケイ酸第二鉄リチウム分子には2つのリチウムイオンが含まれており、理論上のグラム容量は332 mAh / gと高くなっています。

高電圧の正の材料は、バッテリーシステム全体をうまく機能させるために協力するために高電圧電解質を必要とします。電解液を高電圧環境で安定して動作させるためには、溶剤の耐酸化性を向上させ、正極と電解液の直接接触を遮断する必要があります。電解質の抗酸化特性を改善するための方法には、フッ素化溶媒が含まれる。フッ素系溶剤の価格が高すぎて、大規模な用途を実現することは困難です。

イオン液体などの他の新しい抗酸化溶媒は、優れたイオン伝導性と抗酸化能力を備えています。それらは優れたリチウム電池溶媒ですが、現在は高価であり、大規模に宣伝することは困難です。電解質と電解質との間の直接接触を遮断する方法には、正極性材料コーティングおよび正極性フィルム形成添加剤が含まれる。正極材のコーティングや添加剤については多くの研究があり、その効果は非常に明白です。将来的に抗酸化作用を高めるための重要な手段です。

三元材料の大規模な開発と応用は比較的遅れており、エネルギー密度の改善の余地はまだたくさんあります。現在、主流の材料メーカーは180mAh / gレベルを達成することができましたが、三元高ニッケル材料の理論容量は270mAh / gに達する可能性があり、まだ改善の余地があります。現在、大容量の三元材料は、水に敏感で、初めて効率が低く、循環が悪いという特徴があります。プロセス技術が進歩し、これらの問題が解決される可能性があるため、リチウムが豊富な正極も多くの研究機関や企業のホットスポットです。

一方、シリコン陰性電極材料は、負のグラム容量を大幅に増加させる可能性があります。負極材料はグラファイトが主流であり、グラファイト負極技術は非常に成熟しています。実際の容量はすでに理論容量に非常に近いです。負のグラム容量を増やすには、他の材料を使用する必要があります。

シリコンスズなどの金属の負極が非常に適しています。最古の日本のソニーは、バッテリーのエネルギー密度を高めるためにスズ複合負極を使用し、すでに大容量の1,8650製品を市場に投入しています。近年、シリコン複合負極が注目されており、その中でもシリコンカーボン複合負極やシリコン-酸化グラファイト複合負極技術は比較的成熟しており、日本や韓国の企業が大容量製品に採用されています。

現在、国内の材料工場、電気コアプラントは徐々にシリコンシリーズのネガティブ超大容量製品を導入しています。シリコンの理論上のグラム容量は4200mAh / gですが、体積膨張効果が非常に大きいため、膨張の影響を減らすために、ほとんどがグラファイトと組み合わされています。金属リチウムの負極はシリコンの負極よりも容量が大きいが、デンドライトの問題は解決されておらず、安全上のリスクが高い。金属リチウムは電解液と容易に反応し、そのサイクル寿命を縮めます。現在、金属リチウム負極電池を大規模に販売することは依然として困難です。

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