リチウム電池の開発と応用の紹介

「リチウム電池」は、負極材料としてリチウム金属またはリチウム合金を使用し、非電解電解液を使用した電池の一種です。 1912年に、リチウム金属電池が最初に提案され、gilbertn.lewisによって研究されました。 1970年代に、MSW hitTInghamはリチウムイオン電池を提案し、研究を開始しました。リチウム金属の非常に活発な化学的性質のために、リチウム金属の処理、保存、および使用は、環境に対して非常に高い要件を持っています。そのため、リチウム電池は長い間使用されていません。科学技術の発展に伴い、リチウム電池が主流になりました。リチウム電池は、リチウム金属電池とリチウムイオン電池の2つのカテゴリに大別できます。リチウムイオン電池は金属リチウムを含まず、充電可能です。充電式リチウム金属電池の第5世代は1996年に誕生しました。その安全性、比容量、自己放電率、性能/価格比はすべてリチウムイオン電池よりも優れています。

リチウム電池の開発プロセス：

1970年、エクソンのMSホイッティンガムは、正極材料として硫化チタンを使用し、負極材料としてリチウム金属を使用して、最初のリチウム電池を製造しました。リチウム電池は、正極として二酸化マンガンまたは塩化チオニルを、負極としてリチウムを使用しています。バッテリーを組み立てた後、バッテリーには電圧があり、充電する必要はありません。リチウムイオン電池も以前に開発されました。たとえば、カメラで使用されているボタン電池は、以前はリチウム電池でした。この種のバッテリーも充電できますが、サイクル性能が悪く、充電・放電サイクルの過程でリチウム結晶が形成されやすく、バッテリー内部が短絡するため、一般的にこの種のバッテリーの充電は禁止されています。 。 1980年、j.godenoughは、コバルト酸リチウムがリチウムイオン電池のカソード材料として使用できることを発見しました。

1982年、イリノイ大学工科大学（theIllinoisInsTItuteofTechnology）RRAgarwalとJRSelmanは、埋め込まれたリチウムイオンがグラファイトの特性を持ち、プロセスが迅速で可逆的であることを発見しました。同時に、リチウム金属製のリチウム電池は、潜在的な安全上の問題から大きな注目を集めています。そのため、人々は、グラファイトに埋め込まれたリチウムイオンの特性を備えた二次電池を作ろうとしています。最初に利用可能なリチウムイオングラファイト電極は、ベル研究所によって試験的に製造されました。

1983年、m.hackerayとj.groodenough etal。マンガンスピネルは、低価格、安定性、電気とリチウムの伝導性能に優れた優れたアノード材料であることがわかりました。その分解温度は高く、酸化はコバルト酸リチウムよりもはるかに低く、短絡、過充電があったとしても、燃焼、爆発のリスクを回避することができます。

1989年、ajthiramとjgodenoughは、重合した陰イオンに正極を採用すると、より高い電圧が生成されることを発見しました。

1992年、日本のソニー株式会社は、負極に炭素材料、正極にリチウム化合物を使用したリチウム電池を発明しました。充電と放電の過程で、リチウム金属はなく、リチウムイオンだけがあります。リチウムイオン電池です。その後、リチウムイオン電池は家庭用電化製品に革命をもたらしました。コバルト酸リチウムを正極材料として使用するこのような電池は、依然として携帯型電子機器の主な電源です。

1996年、PadhiとGoodenoughは、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）などのかんらん岩構造のリン酸塩が従来のアノード材料よりも安全であり、特に高温と過充電に耐性があることを発見しました。したがって、電力リチウム電池のアノード材料の大電流放電の現在の主流となっている。

電池開発の歴史を見ると、世界の電池産業の現在の発展の3つの特徴を見ることができます。第二に、持続可能な開発戦略に沿ったバッテリーからバッテリーへの変換。第三に、バッテリーはさらに小さく、軽く、薄い開発方向にあります。市販の二次電池では、リチウムイオン電池の比エネルギーが最も高く、特に二次電池の薄型化を実現できるポリマーリチウムイオン電池です。充電式で無公害のリチウムイオン電池の体積対エネルギーおよび質量対エネルギー比が高いため、電池業界の現在の発展の3つの特徴により、先進国では急速な成長が見られます。電気通信および情報市場の発展、特に携帯電話およびラップトップの広範な使用は、リチウムイオン電池の市場機会をもたらしました。安全性に独自の利点を持つリチウムイオン電池のポリマーリチウムイオン電池は、徐々に液体電解質リチウムイオン電池に取って代わり、リチウムイオン電池の主流になります。ポリマーリチウムイオン電池は「21世紀の電池」として知られており、電池の新時代を切り開くものであり、開発の見通しは非常に楽観的です。

2015年3月、シャープは京都大学の田中教授と協力して、最長70年使用できるリチウムイオン電池を開発しました。バッテリーの体積は8立方センチメートルで、25,000回の充電と放電が可能です。そしてシャープによれば、リチウムイオン電池の寿命は実際に1万回充電・放電しますが、性能は安定しています。

リチウム電池の開発見通し：

より良い品種を開発するために、さまざまな材料が研究されてきました。したがって、アラブ首長国連邦のリチウム電池バス（オランダ製）は、前例のない製品を作成します。たとえば、二酸化硫黄リチウム電池や塩化チオニルリチウム電池は非常に特徴的です。それらの正の活物質は、電解質の溶媒でもあります。この構造は、非水系電気化学システムでのみ見られます。したがって、リチウム電池の研究は、非水系の電気化学理論の発展も促進します。さまざまな非水溶媒の使用に加えて、ポリマー薄膜電池も研究されてきました。

リチウム電池は、水力、火力、風力、太陽光発電所、郵便や電気通信用の無停電電源、電動工具、電動自転車、電動オートバイ、電気自動車、軍事機器、航空宇宙などのエネルギー貯蔵電力システムで広く使用されています。他のフィールド。

リチウムイオン電池は、その特別な性能上の利点により、ラップトップコンピュータ、カメラ、モバイル通信などのポータブル電気機器で広く使用されています。開発した大容量リチウムイオン電池は、電気自動車で実証されており、21世紀の電気自動車の主要電源のひとつとなることが期待されています。また、衛星、航空宇宙、エネルギー貯蔵にも使用されます。エネルギー不足と世界の環境圧力。リチウム電池は、電気自動車業界で広く使用されており、特にリチウム鉄リン酸塩材料電池の登場により、リチウム電池業界の発展と応用が促進されています。

計画は世界のリチウム電池パターンを変えることが期待されています

4月18日、州議会は、可決された「省エネおよび新エネルギー車産業開発計画（2012〜2020）」（以下「計画」という）について話し合い、自動車産業の変革のための純粋な電気自動車について明確にした。戦略的オリエンテーション、プラグインハイブリッド車の普及、2015年の純粋な電気自動車とハイブリッド車の提案により、累積台数は500000に達し、2020年までに500万台以上の目標を達成しました。

「企画」の導入は、街頭で大きな懸念を引き起こしました。多くの専門家は、この動きが自動車産業を新しい開発期間に促進すると信じていますが、さらに、省エネおよび新エネルギー車のパワーバッテリー産業のコアコンポーネントについても、巨大な市場の概要を示しています。

2013年から2017年までの中国のリチウム電池産業の生産とマーケティングの需要と投資予測分析レポートの統計によると、中国の新エネルギー車、送電網エネルギー貯蔵、特殊車両、通信基地局の完成したリチウム電池パックの市場規模その他の分野は2012年に35億元で、2011年の26億元から34.6％増加した。その中で、新エネルギー車の適用は57％を占める。

アップル社によるスマートフォンの発売以来。 2007年にタブレットコンピュータが発売され、世界はインテリジェンスの時代に入りました。スマートフォンやタブレットコンピューターへの強い需要により、デジタルリチウム電池の販売が急速に拡大しており、携帯電話のリチウム電池の売上が最大となっています。

2012年、デジタルリチウム電池業界の製品構造は急速に調整されました。一方で、ソフトパックリチウム電池と円筒形リチウム電池の販売量は急速に増加し、30％以上の成長率を維持しました。一方、アルミシェルを備えた角型リチウム電池の市場規模は急速に縮小しました。デジタルリチウム電池業界全体が大きな変化を遂げています。投資家にとって、変化の過程で市場動向の変化を把握できるかどうかが、会社の将来の運命を決定します。

リチウム電池の用途：

20世紀のマイクロエレクトロニクス技術の発展に伴い、高電力供給を必要とする小型化されたデバイスがますます使用されています。その後、リチウム電池は大規模な実用段階に入りました。

最初のアプリケーションの1つは、ペースメーカーで使用されるリチウムサブガルバニックバッテリーでした。リチウムサブバッテリーの自己放電率が非常に低いため、放電電圧は非常に穏やかです。ペースメーカーを体内に植え込んで長期間使用することができます。

リチウムマンガン電池の公称電圧は一般に3.0ボルトより高く、コンピューター、計算機、時計で広く使用されている集積回路電源に適しています。

リチウムイオン電池は、携帯電話、ノートパソコン、電動工具、電気自動車、街路灯、バックアップ電源、ナビゲーションライト、家電製品などに広く使用されており、最大のアプリケーショングループと言えます。

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