リチウム電池の低効率の問題を初めて解決する方法

リチウムイオン電池いくつかの大きな混乱：害虫電池最初の効果は低く、109アンが置かれました。サイクルライフの2つは貧弱で、500未満の落下です。 3つの厄介な低バッテリー電圧、4.2Vが結論付けています。

リチウムイオン電池のサイクル寿命が悪いため、電極材料対策、電解質対策、電極構造対策の観点から、比較的成熟しており、リチウムの耐用年数は多くの研究を行ってきました。イオン電池は大幅に改良されました。

そして、高電圧電極材料によって開発された低電池電圧、ならびに支持電解質が徐々に成熟していることを考慮して、徐々に用途が開発されている。

初めて、低効率の問題は良い解決策ではなく、成熟した解決策はなく、リチウムの補助的なカソード源として使用できますが、不活性リチウム粉末の3mの会社開発がありますが、安全性の低さ（粉塵爆発の危険性）に対して、短期間の高コスト（材料コストが高く、機器改造のコストが高い）は、幅広い用途を得るのが難しく、リチウム用のアノードが可能な選択肢のようです。 、リチウム用のアノードは、アノードで酸化リチウムを結合するだけでよく、コストが低く、元のプロセスを変更せず、金属リチウムを使用しないため、セキュリティが大幅に向上します。

典型的なLiCoO2 / Cのすべての電池では、たとえば、初めて充電する過程で、Li +を埋め込むと、グラファイトの電位が徐々に低下します。電解質の安定性の電位を下回ると、電解質はグラファイトのアノードの表面になります。還元分解、リチウムの消費部分、約10％の不可逆容量につながります。不可逆容量のカソードが炭素、シリコンなどのより硬い材料である場合、容量損失はより明白になります。

Li5FeO4はリチウムアノードの理想的な供給源であり、その比容量は867 MAH / g、1モルあたりの理論Li5FeO4は5つのLi +を提供し、従来のアノード材料を一定量のLi5FeO4と混合すると、リチウムイオンの効率を大幅に向上させることができます。初めてのバッテリーとエネルギー密度。

リチウムの正の供給源に関する関連研究としてLi5FeO4のXinSuなどは、LiCoO2カソード（クーロン効率は98％）を採用し、カソードは初めてハードカーボン（クーロン効率は約80％）を採用し、固相合成を使用したLi5FeO4を採用しました。次の反応式に示すように、初めて充電するプロセスで、LFO材料は少なくとも4 Li +を放出できます。これは、700 MAH / gの比容量以上に相当します。

このプロセスでは、ほとんどのリチウムイオンがLiFeO2に再び埋め込まれることはありませんが、これらのリチウムイオンを使用して、不可逆的な容量損失で負の値を相殺することができます。したがって、アノード材料で使用する場合は、少量のLi5FeO4缶を接合するだけで済みます。

実験研究では、アノード材料にLFOの7％のみを追加することにより、正の充電容量は233 MAH / gであり、最初の放電容量は160 MAH / gであり、LFOの含有量の7％のみがLi +の31％を追加すると、これらのリチウムイオンは最終的にアノード材料に入る可能性があり、カソードの効率が低いという問題を初めて埋め合わせます。

したがって、アノード材料がグラファイト材料（約10％の不可逆容量）を使用した場合、アノードのLFOの含有量を減らすのに適切な場合があります。

ハードカーボンの不可逆容量が大きいため、カソード容量比が1：1の場合を計算で知ることができます。実際、正の残留容量はわずか129 MAH / g（充電電圧2.7〜4.3 V）になります。 、およびアノードでLFOを結合した後、初めて充電する過程でリチウムが追加されたLFOにより、リチウムが失われ、残りの可逆容量159 MAH / gが正になります。これは、バッテリーがアセンションのエネルギー密度の約10％を持っています。

LFOが7％の場合、リチウムイオンが31％余分に供給されるため、LFOの追加量を減らすことができ、不可逆容量のカソード（グラファイトが約10％、Si材料が約25％など）にちょうど合うようになります。バッテリーのエネルギー密度もさらに向上させることができます。

同時に、この研究では、LFOが初めてバッテリーの効率を改善するだけでなく、LFOが追加のLiを提供するため、バッテリーのサイクルのパフォーマンスが大幅に改善され、循環容量の保持が50倍に増加することもわかりました。 90％から95％（LCO /ハードカーボン）バッテリーの負のエネルギースペクトル分析とX線回折後の長時間のサイクルは、リチウムイオン生成LiFeO2の放出後のLFO材料が正のままであることを示しました。はFeの元素が溶解せず、再びカソード沈殿でFeの元素が危険にさらされます。

Li5FeO4材料は、安全で信頼性が高く、効率的なアノード添加リチウム源であり、そのコストは比較的低く、大量のリチウムイオンを放出できます。初めて充電してリチウムイオン活性の生成物を放出するときは、非常に低いですが、再び起こるか、埋め込まれたリチウムが溶解しているため、リチウムの正の供給源への可能性が非常に高く、シリコンアノードの大容量、アノード材料の高不可逆容量の適用、リチウムアノード充填材料の市場需要はさらに大きくなります拡張されました。

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