リチウム電池のアノード材料

リチウムイオン電池と他の電池の違い

ニッケル金属水素化物電池と比較して、リチウムイオン電池の充放電電圧は高く、Ni-Mh電池の約3倍の3.7V、Ni-Mh電池の充放電電圧は1.2Vです。リチウム電池と比較すると、どちらも体積エネルギーと質量比エネルギーが大きいが、対照的に、リチウムイオン電池の安定性はリチウム電池よりも優れている。過去の鉛酸電池、ニッケルカドミウム電池では、現在広く使用されているリチウムよりも性能と安定性が優れているイオン電池も徐々にリチウムイオン電池や燃料電池などに置き換わっています。また、リチウムイオン電池の動作原理上、リチウムイオン電池の体積はエネルギーであり、質量はNi-Mh電池よりもエネルギーよりも大きくなっています。他の電池とは異なります。たとえば、鉛酸電池システムでは、反応物は電解質です。リチウムイオン電池の場合、実際には正極の電解質の間を通過し、正極のある陽極が埋め込まれます。リチウムイオン電池は、正負の移動が容易なため、「スイング」電池と呼ばれるタイトルが付いています。

リチウムイオン電池の動作原理

リチウムイオン電池の動作原理は比較的単純で、放電し、アノード材料のリチウムイオンの一部を電解質溶液に分解し、アノード材料に埋め込まれた電解質に同じ量のリチウムイオンを含みます。同時に、外部回路は、電力供給のための負荷で、電子がカソードからアノードに流れてエネルギーを提供することができます。リチウムイオン電池は可逆プロセスである可能性があり、これは負荷時にカソードの電流または電圧で発生します。

リチウムイオン電池の正極材料の特性

リチウムイオン電池では初めて提唱されており、アノード材料の研究では、リチウムイオン電池のカソード材料として、さまざまな低コストで優れた性能の新しいアノード材料が広く研究され、議論されてきました。いくつかの要件は次のとおりです：（1）合成が容易でコストが低い;（2）環境への汚染が少ない;（3）電解質と接触したときの強い安定性;（4）強い導電性が必要なとき;（5）電解質中のリチウムイオン、アノード材料に埋め込まれ、リチウムイオンとすばやく反応できるときに放出される; 6。リチウムイオン可逆化学反応が可能である必要があります; 7）遷移金属元素を含むREDOX反応を生成できる必要があります。上記の要件を満たし、新しいアノード材料を設計するには、組み込みバッテリーシステムの動的性能と熱力学も考慮する必要がありますまた、アノードの材料と構造の形態についても、設計上の考慮事項です。

アノード材料の電気化学的性能に対する粒子サイズの影響

材料粒子サイズの直径、密度、形態および分布のダイナミクスは、バッテリーの正極、セル内の安定性に大きな影響を及ぼします。これは、電気化学的特性に重要な役割を果たします。粒子、これはバッテリー性能のサイクルを強化します、粒子直径が小さい化学反応はより速くすることができます、なぜなら材料拡散経路のイオンと電子は粒子直径とともに減少して短くなるからですが、粒子サイズも小さすぎます低タップ密度などの対応する障害は、低エネルギー密度、低熱安定性を引き起こし、電極時に反応し、反応性が低下する可能性があります。継続的な研究分析では、異なるサイズの粒子、粒子サイズ、形態の合成材料のあらゆる種類の合成方法リチウムイオン電池の性能がより優れているでしょう。

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