リチウムイオン電池素材

これらは、リチウムアノードを備えた半電池の一般的な市販の正極および負極材料の一部です。カソードは、第1列の遷移金属を含む酸化物またはリン酸塩のいずれかを使用します。アノードの選択肢は少なく、グラファイトまたはインターカレーション化合物のチタン酸リチウム、スピネルこれらの材料は非常に軽量で、高い比容量とエネルギー密度をもたらします

カソード材料

カソード材料には、リチウム金属酸化物、バナジウム酸化物、および再充電可能なリチウム酸化物が含まれます。コバルトとニッケルの酸化物は、リチウムイオン電池に一般的に使用されています。それらは高電圧範囲で高い安定性を示しますが、コバルトは本質的に利用可能性が限られており、毒性があります。コバルト、ニッケル、マンガンの混合物を使用して、最良の結果を組み合わせ、欠点を最小限に抑えます。

アノード材料

アノード材料は、リチウム、グラファイト、リチウム合金材料、金属間化合物、またはシリコンです。炭素質アノードは、その入手可能性のために通常使用されます。合金アノードと金属間化合物は容量が大きく、劇的な体積変化を示します。シリコンは非常に高い容量を持っており、そのサイクル動作は不十分です。

電解質

それらには、液体、ポリマー、および固体電解質が含まれます。液体電解質はほとんどが有機物です。

ポリマー電解質はイオン伝導性ポリマーであり、通常、セラミックとの複合材料で混合され、より高い導電性と抵抗をもたらします。

リチウムイオン伝導性結晶やセラミックガラスなどの固体電解質。それらは劣った低温性能を示します。リチウム電解液には、特別な堆積条件と温度処理が必要です。

セパレーター

セパレーターの素材には、P.AroraとZ.Zhangが含まれます。それらは通常、2つの電極を互いに分離します。セパレータには、高温でのサーマルシャットダウンと呼ばれる安全機能があります。機械的安定性を失うことなく、リチウムイオンの輸送を停止するために、細孔を溶かすか閉じます。

リチウムイオン電池の構造

リチウムイオン電池は、カソード、アノード、電解質、セパレーターの4つの主要コンポーネントで構成されています。

陰極

カソードは主にリチウムイオン電池の容量と電圧を決定するために使用されます

リチウムイオンは、リチウムの化学反応によって電気を生成します。

リチウムは主にバッテリーに挿入されます。ただし、リチウムは通常、元素の形で不安定です。酸化リチウムは、元のアレイの電極反応に介入する活物質として機能します。この活物質はリチウムイオンで構成されており、セルの導電性を高めるために導電性添加剤が添加されています。バインダーは通常接着剤として機能しますが。カソードは、バッテリーの特性を決定する上で重要な役割を果たします。活物質は電池の容量と電圧を学習します。使用するリチウムの量が多いほど、容量が大きくなり、カソードとアノードの電位差が大きくなります。

アノード

活物質は、アノードのコーティングにも使用されます。アノードの既存の内容は、主に電流が外部回路を流れるためのものです。これにより、カソードから放出されたリチウムイオンを可逆的に吸収できます。充電すると、リチウムイオンはアノードに蓄えられます。この時点で、導線が陰極と陽極に接続されると、リチウムイオンは電解質を通って自然に陰極に戻り、リチウムイオンから分離された電子は線に沿って流れて発電します。

アノードには安定した構造のグラファイトを使用し、アノード基板は活物質、導電性添加剤、バインダーでコーティングされています。

電解質

電解質はイオンの自由な動きのみを可能にします。そして、それはバッテリーの電気の使用を強化するのに不可欠です。これは、カソードとアノードの間のリチウムイオンのみの流れを可能にする媒体として機能します。電解質は主にイオン伝導度の高い材料でできており、リチウムイオンをすばやく戻すことができます。電解質は、塩、溶剤、添加剤で構成されています。塩はリチウムイオンの通過を可能にするために使用され、溶液は有機であり、塩と添加剤を溶解するために使用されます。また、イオンの速度は電解質の種類によって異なります。

セパレーター

セパレータは通常、カソードとアノードの間のバリアとして機能します。電子の直接移動を防ぎ、イオンのみを通過させます。これは、すべての物理的および電気化学的条件を満たす必要があります。ポリエチレンやポリプロピレンなどの合成繊維を取り揃えております。

リチウムイオン電池の作り方

これがリチウムイオン電池の作り方のステップです。

電極の準備

この段階で、カソードとアノードにコーティングされる材料が混合されます。

生のアルミニウムのロールがコーティング機にロードされます。

カーボンとリチウムの材料の薄層が、金属の端子材料に大きな正方形の帯状に塗布されます。

次に、材料をオーブンに通して、スラリーをターミナルに硬化させます。そして、これは2つのラインで連続的に実行されます。1つはアノード用、もう1つはカソード用です。正方形に硬化したカーボンスラリーを含む銅のエンディングストリップがオーブンから出てきます。正方形はカットされてから折りたたまれ、次のステップに入ります。次に、機械が電極を粉砕して、シートをはるかに薄くします。

次に、大きなシートを適切な幅にカットします。

電極の作成

電極を機械に取り込んで端子を取り付け、必要な長さに切断します。

アノードタイプの準備ができたら、同じサイズのカソードの山と一緒になります。そして、半透膜が層間に挿入され、何度も一緒に折りたたまれます。そしてこの時点で、オペレーターは2つの電極を追加して整列させる必要があります。

電解質の形成

次に、機械は、内部電極と電解質ポリマー用のわずかに柔軟であるが保護的なハウジングを切断、成形、および作成します。

次に、電極を生産ハウジングの間に挿入し、3つの側面で溶接します。電解液を噴出させるために、4つの側面は開いたままにしておきます。

十分に制御された環境では、湿度と温度が制御されている間、電解質がセルにポンプで送られます。

最後に、電解質を含み、バッテリーを密閉するために、バッテリーの熱溶接が行われます。

充電

密封されると、バッテリーと呼ばれるようになります。最初の充電が行われます。バッテリーに残っている小さな翼の存在は、この最初のサイクル中に押し出された可能性のある電解質またはガスを収集するためにあります。

最初の充電が完了した後、セルは強く圧縮され、セルから残っている空気を取り除きます。

バッテリーテスト

最後に、バッテリーは、セルを取り、側面を横方向に絞るバッテリークラッシュテスターを使用して検査する準備ができています。