固体リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は、業界で新鮮な空気の息吹となっています。それらは、かつてさまざまなデバイスやアプリケーションを支配していた鉛蓄電池に取って代わりました。他のオプションと比較して、リチウムイオン電池ははるかに安全で性能が優れています。バッテリー容量と密度が拡張されています。

リチウムイオン電池はさまざまな利点をもたらし、さまざまなガジェットや電話の充電式電池に最適なオプションになっていますが、電池には一定の制限があります。リチウムイオン電池は、寿命と電力密度が限られていることが知られています。

リチウムイオン電池の発明でイノベーションは終わったと多くの人が考えていたかもしれませんが、そうではありませんでした。研究者たちは、固体リチウムイオン電池を作成することにより、リチウムイオン電池をさらに完成させることに成功しました。

固体リチウムイオン電池の定義

固体リチウムイオン電池は、固体電極と固体電解質を利用しています。これは、液体電解質に依存する通常のリチウムイオン電池とはまったく異なります。固体電解質を使用する際の問題の1つは、安定性です。

最近、研究が行われ、固体電解質をリチウム金属中で安定化させる方法を見つけることができました。窒化ホウ素とナノコーティングを使用して、グラファイトベースのリチウムイオン電池の10倍の充電容量を持つ電池を提供しました。また、使用する電解液はセラミック製です。この電解質は、液体電解質とは異なり、不燃性です。これは、安全上の懸念を減らすのにさらに役立ちます。

使用材料

ほとんどの場合、固体セルのセルケミストリーは液体電解質セルのセルケミストリーと似ています。アノードに使用される材料には、チタン酸塩、炭素、リチウム合金、および/または金属リチウムが含まれます。カソードに使用できるさまざまな材料があります。これには、Liベースの酸化物、酸化バナジウム、リン酸塩、およびその他の微細構造材料が含まれます。電解質は、[LiCF3SO2）2N]（LiTFSI）のような導電性塩を持つことができます。セラミック電解質を使用する場合、LiPON、Li2S-P2S5、およびLi10GeP2S12が可能なオプションです。

固体リチウムイオン電池のエネルギー密度

固体リチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を特徴としています。現在、固体状態で製造されているリチウムイオン電池はサイズが小さい。全固体電池が到達した最高密度は1000Whを超えています。世界中の20社以上がこのような高エネルギー密度のバッテリーを製造することに成功しています。これにはLARGEPowerも含まれます。

高分子電解質、主に[LiCF3SO2）2N]（LiTFSI）などの導電性塩を含むPEOが使用されます。セラミック電解質として、特にLiPON、Li10GeP2S12、またはLi2S-P2S5が可能です。

固体リチウムイオン電池の用途

固体リチウムイオン電池の用途は、液体イオン電池と同じです。一般的な用途には、次のものがあります。

スマートフォン

スマートフォンには小型の充電式バッテリーが必要です。これはまさにリチウムイオン電池が提供するものです。ただし、以前はこのような電池の寿命は限られていたため、交換が必要でしたが、全固体電池の方が寿命とエネルギー容量が優れています。

電源バックアップ

UPSおよび非常用電源バックアップ装置は、従来の発電機と比較して、停電時に瞬時に電力を供給するため、はるかに便利な傾向があります。これらの機器は、コンピューター、医療技術、通信技術で使用されています。固体リチウムイオン電池を使用できます。

マリンモーター

ボートには充電式エンジンも搭載されていることをご存知ですか？マリンボートを手で漕ぐ必要があった時代は終わりました。現在、エンジンはボートのモーターに電力を供給する充電式バッテリーを備えています。従来、このようなモーターには鉛蓄電池が使用されていました。すぐに、提供されるより良いエネルギー容量のために、それらはリチウムイオン電池に置き換えられました。現在、固体リチウムイオン電池は、船舶用モーターの性能をさらに高めることができます。

太陽光発電ストレージ

太陽光発電はますます人気が高まっています。化石燃料を使用して住宅に電力を供給することの悪影響に気付く人が増えるにつれ、太陽光発電の使用が増加しています。ソーラーパネルにも充電式バッテリーが必要です。また、リチウムイオン電池は非常に急速に充電されるため、太陽光発電の貯蔵に最適です。そしてこれにより、1日あたりの太陽光発電量を最大化することができます。

警報システムおよび監視装置

電気の存在が家に安全を提供するために極めて重要だった時代がありました。しかし、これはもはや当てはまりません。遠隔地の境界、作業現場、または車両群を監視する場合でも、最新の監視および警報システムがすべてを実行するために装備されています。そして、そのような遠隔監視システムは、充電式リチウムイオン電池を利用しています。これは、これらのバッテリーが小型で、長寿命で、自己放電が最小限であるためです。これらの利点は、固体リチウムイオン電池によっても提供されます。そして、これらの利点のいくつかは、その堅固な構造のためにさらに最大化されます。

モビリティ機器

固体リチウムイオン電池は、モビリティ機器に電力を供給するのに役立ちます。電動車椅子、家庭用機器、階段昇降機、およびその他の同様の電子機器はすべて、充電式バッテリーを必要とします。また、鉛蓄電池や従来のリチウムイオン電池は、非常に高速な充電と長寿命を必要とするため、このような機器には適していません。

ポータブルパワーパック

パワーパックは今やスマートフォンの必需品です。結局のところ、それらはデバイスのダウンタイムを減らすのに役立ちます。人々がスマートフォンや同様のデバイスなしではもはや生きられないことを考えると、ポータブルパワーパックはかつてないほど重要になっています。

ポータブルパワーパックにも電力を供給する必要があります。そして、彼らは充電式電池を介してそうします。この場合、固体リチウムイオン電池が便利です。繰り返しになりますが、急速充電は、リチウムイオン電池によって効果的に供給できるパワーパックの前提条件です。

結論

リチウムイオン電池は、現代の機器の動作方法に革命をもたらしました。全固体電池は、さまざまなデバイスの有効性をさらに高めることができる優れた発明です。バッテリーには特定の欠点もありますが、安全性、エネルギー密度、および全体的なパフォーマンスに関しては、固体リチウムイオンバッテリーは正しい方向に向かっています。

気づかないかもしれませんが、リチウムイオン電池はすでに生活の重要な部分です。そうでない場合でも、切り替えを行うときが来ました。従来の鉛蓄電池は、もはや現代のニーズに応えることができません。リチウムイオン電池に切り替えて、それに関連するさまざまな利点を実感してください。