正極性リチウムサプリメントのプロセスが負極性リチウムサプリメントのプロセスを置き換えることができるかどうか

現在、リチウム技術の最も一般的な方法はリチウム強壮剤であり、リチウム粉末とリチウム箔の両方を使用して、初めて充電する過程での不可逆的な容量損失を補完します。さらに、別の方法は、正極リチウム法ではなく、充填を研究しています。アノードにのみ、少量の大容量酸化リチウム、Li5FeO4材料を追加します。たとえば、最初に放電して補充するプロセスで、正のストアの余分なLi、Li損失を使用します。両方のリチウム法には独自の利点があります。今日は、リチウムサプリメントの2つの方法を一緒に調べて比較しましょう。

開発：シリコンアノード効果の問題

完全に埋め込まれたリチウムの状態の純粋なSi、比容量は4200 mah / g（Li4.4 Si）に達する可能性がありますが、最大300％の体積膨張を伴うため、プロセス中に純粋なシリコン材料が発生する可能性があります挿入されたリチウムの粒子の破損と分化の原因であるカソード材料は、材料循環能力の障害の過程で非常に深刻です。シリコンアノード材料のこの困難な問題を克服するために、人々はSi粒子の抑制を拡大して純粋なシリコンナノ粒子を作ろうとしますが、実際には、この戦略は成功しませんでした。関連する計算は、純粋なSiがセルサイズよりも小さい粒子サイズはSi粒子の体積膨張を完全に阻害する可能性があり、これは明らかに不可能です。したがって、ナノ粒子はSiアノード粒子の体積膨張を緩和するだけであり、同時にナノ粒子の比表面積が大きいと、カソード間の副作用を引き起こす可能性があります。電解質が大幅に増加しました。さらに、別の戦略は、グラファイトの海にSiナノ粒子を広げ、体積膨張の充放電の過程でグラファイトSi粒子の使用を吸収する、Si材料の「レーズンパン」構造ですが、方法も完全ではありません。グラファイトの濃度が高いため、比容量の最初の材料は非常に低いため、この種のシリコンカーボンの負の比容量のほとんどはわずか400〜500 mah / gであり、同時にこの種の炭化ケイ素材料のサイクル寿命もあまり改善されません。

純粋なSi材料はこれらすべての問題を抱えているため、人々は別の種類の酸化ケイ素、SiOXをアノード材料として使用しようとし始めます。キーを入力できるSi-Oは、Si-Siキーの2倍です。埋め込まれたリチウムのプロセスでは、LiはO元素の材料と反応し、LiXOを生成し、Li酸化物は不活性になり、その後、バッファ層としてのシリコン粒子の酸化の内部で、材料を良好な充放電プロセスに拘束することができます体積膨張の、材料のサイクル性能を向上させます。金属リチウム酸化物LiXOの過程でSiOxインターカレートされたliが初めて生成され、クーロン効率がわずか70％程度の酸化シリコン材料になります。最近の多くの技術的改善の後、初めてです。数年、初めて効率が約80％上昇し、グラファイト材料との間に大きなギャップがあり、90％であるため、SiOx材料の高い比容量の利点を発揮するには、リチウム技術を充填する必要があります、追加挿入されたliの不可逆的な容量損失の過程で初めて。

リチウムのカソードと比較したリチウムのアノード

現在、リチウム技術の充填は主に2つのカテゴリに分けられます; 1）リチウム技術のカソード; 2）リチウム技術のカソードを含むリチウム技術の正極は、リチウム粉末充填リチウムやリチウム箔などの最も一般的なリチウム方法です。現在、主要メーカーはリチウム技術の開発に注力しています。 FMC社によって最初に提案されたリチウム粉末充填プロセスであるFMC社は、適切な量のリチウム粉末をカソードに添加する際に噴霧およびホモジネートすることにより、不活性リチウム粉末を開発しました。リチウムのリチウム技術のためのリチウム箔カバーは、数ミクロンの厚さで圧延され、次にカソード化合物で圧延されるリチウム金属箔に対処するために、近年出現している。液体金属Liを注入した後の電池は、埋め込まれたアノード材料であるカソードと迅速に反応し、材料効率を初めて向上させます。しかし、これらの方法はすべて問題に直面する必要があります-金属リチウムの安全性の問題、リチウム金属はアルカリ金属の高い反応活性であり、水との激しい反応に対して、金属リチウムは環境の要件に対して非常に高くなり、リチウム技術用の2つのアノードは、生産ラインに多額の投資を行い、高価なリチウム機器を購入すると同時に、リチウムの効果を確保するために、既存の生産プロセスを調整する必要があります。

リチウムプロセス用のカソードの困難で高額な投資と比較して、リチウム用のアノードはより単純であり、典型的なリチウム技術の正の補完は、アノードホモジネートのプロセスにあり、少量の大容量アノード材料を追加します。充電のプロセス、これらの出現の大容量アノード材料からの冗長なLi元素は、カソードに埋め込まれ、初めて充電と放電の不可逆容量を補完します。 XinSuアルゴン国立研究所などのLiCoO2ポジティブLi5FeO4（LFO）材料に7％を追加するだけで、初めてバッテリーの効率が14％向上し、バッテリーのサイクル性能が大幅に向上します。Li5FeO4材料の理論上の比容量は700です。 mAh / g、およびほとんどすべての不可逆容量、リチウム材料を取り除いた後の急速な失活は、充電および放電反応に関与しなくなり、リチウム方程式を取り去ります：Li5FeO4？4 li + + 4 e- + LiFeO2 + O2。

GiulioGabrielliなどはドイツから取られます2つの正の活物質：LiNi0.5Mn1.5とLi1 + m1 XNi0.5 Mn1.5混合法、m1 Li1 + XNi0.5 Mn1.5 m1は、バッテリー充電の過程で初めてリチウムLi1 + XNi0.5 Mn1.5を完全にアクティブなLiNi0.5m1 Mn1.5 m1にオフにした後、最初に挿入されたliアノードLiのプロセスでの損失を補うために、余分なLiを提供できます。この方法は正極組成に完全に影響を与えることはなく、Li1 + XNi0.5Mn1.5とm1LiNi0.5 Mn1を変更することにより、Li1 + XNi0.5 Mn1.5m1は一時的な保管冗長Liアノード材料と見なすことができます。 5 m1、Liの数の割合は、初めて負極の異なる効率に適応するように、アノードが制御できる余分なものを提供できます。

プロセスの闘争：リチウム技術のアノードは、リチウムプロセスのカソードを置き換えることができますか？

上記の分析を通じて、リチウムプロセスのアノードが最大の利点は単純であり、既存のリチウムイオン電池の製造プロセスを変更する必要がなく、既存の製造ワークショップを変更する必要がなく、必要がないことがわかります高価なリチウム機器を購入するには、リチウムプロセスのアノードがサプリメントの安全性を大幅に向上させることがより重要ですが、リチウムのポジティブプロセスでは、たとえば、使用する場合、ポジティブ活物質の割合が低下するようですLi5FeO4は7％の含有量を必要とし、リチウムの生成物は活性がないため、エネルギー密度を改善するためにリチウムイオン電池に影響を与えています。

2種類のリチウム法と比較して、著者はリチウムのアノードに対してより強気です。堅固で大規模な投資のリチウム技術条件のアノード、および金属リチウムの使用は、より大きなセキュリティリスクを引き起こします。対照的に、リチウム技術のアノードは単純で、既存の生産ラインおよびプロセスを変更する必要がなく、投資が少なく、セキュリティがありません。リスク、リチウム技術のアノードの開発などのGiulioGabrielliの人々は、リチウム製品のアノードに影響を与える問題を解決しましたが、現在、LiNi0.5の技術アプリケーションはMn1.5 m1の材料のみですが、関連する技術の研究開発を通じて、スライディングやNCA三元材料なども使用できると信じているリチウム技術を充填し、初めてバッテリーの効率を高めます。

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