3つのリチウム電池の特性を簡単に説明します

三項資料

三元ポリマーリチウム電池とは、正極材料にリチウムニッケルコバルトマンガン三元正極材料を使用したリチウム電池を指す。リチウムイオン電池には、主にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、三元材料、リン酸鉄リチウムなど、多くの種類の正極材料があります。三元材料は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムの利点を兼ね備えています。大容量、低コスト、安全性などの優れた特性を備えています。小型リチウム電池では徐々に一定のシェアを獲得しており、パワーリチウムの分野では開発の見通しが良好です。

リチウム電池にはコバルト金属が欠かせません。しかし、一方で、金属コバルトは高価であり、一方で、それは有毒です。日本と韓国の大手企業や国内のバッテリーメーカーに関係なく、バッテリーは近年「コバルト化が少ない」状態になっています。このような流れの中で、ニッケル塩、コバルト塩、マンガン塩を原料として製造されたニッケル-コバルト-マンガン三元材料が徐々に支持されています。化学的観点から、三元材料は過剰な金属酸化物に属し、バッテリーのエネルギー密度は高いです。

三元材料ではコバルトの役割は依然として不可欠ですが、質量分率は通常約20％に制御されており、コストが大幅に削減されます。さらに、コバルト酸リチウムとニッケル酸リチウムの両方の利点があります。近年、国内外のメーカーの生産が増加する中、市販のコバルト酸リチウム電池を、カソード材料として三元材料を使用したリチウム電池に置き換える傾向が非常に顕著になっています。

電気自動車からスマートフォン、ウェアラブル、充電パッドまで、この新しいテクノロジーは最適です。テスラ[マイクロブログ]は最初に電気自動車に三元電池を適用しました。 ModelSの航続距離は486kmで、バッテリー容量は85kWhです。 8142 3.4AH Panasonic18650バッテリーを使用しています。エンジニアは、バッテリーをレンガとシートの形で1つずつ配布して、バッテリーパック全体を形成しました。これは、アンダーボディに配置されています。

グローバルな視点から、三元材料の研究開発と生産は絶えず進んでいます。この過程で、材料性能が大幅に向上し、応用分野が拡大しました。日本と韓国の企業は、三元材料電池の開発のリーダーです。国内の三元材料の生産は2005年頃から始まり、12を超える大企業が出現しました。

リン酸鉄リチウム

リチウム電池材料としてのリン酸鉄リチウムは、近年登場したばかりです。大容量リン酸鉄リチウム電池の国内開発は2005年でした。その安全性能とサイクル寿命は、パワー電池の最も重要な技術的指標である他の材料とは比較になりません。 2000倍の1C充電および放電サイクル寿命。シングルセルバッテリーの過充電電圧30Vは燃焼せず、パンクは爆発しません。リン酸鉄リチウムカソード材料により、大容量のリチウムイオン電池を直列で使用しやすくなり、頻繁な充電と放電を行う電気自動車のニーズに対応できます。

リン酸鉄リチウムには、無毒、無公害、優れた安全性能、幅広い原材料、低価格、長寿命という利点があります。新世代のリチウムイオン電池にとって理想的なカソード材料です。リン酸鉄リチウム電池にも欠点があります。例えば、リン酸鉄リチウムカソード材料は、タップ密度が小さく、体積リチウムリン酸鉄電池は、コバルト酸リチウムなどのリチウムイオン電池よりも体積が大きいため、マイクロ電池としては利点がない。

リン酸鉄リチウム材料の固有の特性により、低温性能はマンガン酸リチウムなどの他の正極材料より劣ると判断されます。一般に、単一セルの場合（バッテリーパックではなく単一セルであることに注意してください）、測定された低温性能は、熱放散条件に関連するバッテリーパックの方がわずかに高い場合があります。容量保持は0です。 °C率は約60〜70％、-10°Cで40〜55％、-20°Cで20〜40％です。このような低温性能は明らかに電源の要件を満たすことができません。現在、一部のメーカーは、電解質システムの改善、正極の配合の改善、材料特性の改善、セル構造の設計の改善により、リン酸鉄リチウムの低温性能を改善しています。

バッテリーには一貫性の問題があります。単一のリン酸鉄リチウム電池の寿命は現在2,000倍以上ですが、電池パックの寿命は大幅に短縮され、おそらく500倍になります。バッテリーパックは多数の単セルで構成されているため、ロープで縛られた人々のグループのように機能します。誰もがスプリンターであっても、全員の動きが一貫していなければ、チームは速く走りません。速度は、最も遅い個々のプレーヤーよりもさらに遅いです。バッテリーパックについても同様です。バッテリーの性能が非常に安定している場合にのみ、寿命は単一バッテリーのレベルに近くなります。

二酸化マンガンリチウム

マンガン酸リチウムは、有望なリチウムイオンカソード材料の1つです。コバルト酸リチウムなどの従来のカソード材料と比較して、マンガン酸リチウムには、豊富な資源、低コスト、無公害、優れた安全性、および優れたレート性能という利点があります。パワーバッテリーのカソード材料ですが、サイクル性能と電気化学的安定性が低いため、工業化が大幅に制限されています。マンガン酸リチウムには、主にスピネル型マンガン酸リチウムと層状マンガン酸リチウムが含まれます。なかでもスピネル型マンガン酸リチウムは構造が安定しており、工業生産が容易です。スピネル型マンガン酸リチウムは立方晶系、Fd3m空間群に属し、理論比容量は148mAh / g、3次元トンネル構造により、リチウムイオンはスピネル格子から可逆的に脱インターカレートでき、構造を引き起こさない。したがって、優れたレート性能と安定性を備えています。

今日では、リチウムマンガンオキシドはエネルギー密度が低く、サイクル性能が低いという従来の信念が大幅に改善されています（Wanli New Energyの標準値：123mAh / g、400倍、高サイクルタイプの標準値107mAh / g、2000倍）。表面修飾とドーピングはその電気化学的性質を効果的に修飾することができ、表面修飾はマンガンの溶解と電解質の分解を効果的に抑制することができます。ドーピングは、充電および放電中のヤーン・テラー効果を効果的に抑制することができます。表面改質とドーピングの組み合わせは、間違いなく材料の電気化学的性能をさらに改善することができ、これはスピネルマンガン酸リチウムの改質に関する将来の研究の方向性の1つであると考えられています。

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