リチウムイオン電池の材料加工

リチウムイオン電池の中には何が入っていますか？

リチウムイオン電池は、今日ではあらゆる形状とサイズのものです。ただし、バッテリーのサイズや形状に関係なく、内部はすべて同じように見えます。特定のリチウムイオンバッテリーパックには、次のようなものがあります。

・リチウムイオン電池。それらは、従来の単三電池のように円筒形にすることも、角柱形にすることもできます。

・バッテリーの温度を監視するための温度センサー。過熱は壊滅的な結果をもたらす可能性があります。

・電圧変換器とレギュレータ回路。これは、バッテリーパック内の電圧と電流の安全なレベルを維持するためです。

・電圧タップ。バッテリーパック内の個々のセルのエネルギー容量のモニターとして機能します。

・バッテリー充電状態モニター。これは、すべての充電プロセスを処理する小さなコンピューターです。これにより、バッテリーが可能な限り迅速かつ安全に充電されます。

・追加のオプションのシールドコネクタがバッテリパック内に存在する場合があります。これにより、電力と情報がバッテリパックに出入りすることができます。

充電中、またはバッテリーの使用中であっても、バッテリーが熱くなりすぎると、コンピューター（バッテリー充電状態モニター）は、物事を冷却するために電力の流れをシャットダウンします。このホットな状態でデバイスを使用しようとすると、このコンピューターはデバイスの使用を阻止し、デバイス自体の電源をオンにすることさえできなくなります。

リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は、金属製の外箱を備えています。バッテリーは加圧されているため、リチウムイオンセルには金属を使用することが重要です。金属製のケーシングには、いわゆるベントホールがあります。これは基本的に感圧穴です。バッテリーが熱くなりすぎて爆発の危険性がある場合、この通気孔は余分な圧力を解放し、状況を救うのに役立ちます。

金属ケースの内側には、次の3つの薄いシート層があります。

・正極。

・負極。

・2つの間のセパレータ。

これらの3枚の薄いシートは、ほとんどがエーテルでできている有機溶剤に浸されています。その溶剤はバッテリーの電解質として機能します。

リチウムイオン電池はどうやって作るの？

リチウムイオン電池の作成は、いくつかの簡単な手順に従います。

電極の準備

・このステップでは、アノードとカソードにコーティングされる材料を混合して準備します。

・原料の金属材料、主にアルミニウムは、コーティング機にロードされます。

・次に、リチウムとカーボンの薄層が適用され、マシンに追加されます。

・連続プロセスを通じて、材料はカーボンが処理されているオーブンに供給されます。

・オーブンプロセスの後、製品は2つの別々のラインに供給され、アノードとカソードはそれぞれ独自のラインを持って製造されます。

・電極（アノードとカソード）が製造された後、それらは機械に供給され、そこでそれらはより折り畳み可能になるように薄い層に押しつぶされます。

・このプロセスの最後のステップは、電極がメーカーによって指定された適切な幅に切断される切断プロセスです。

電極の作成

・このプロセスでは、電極が取り出され、適切なサイズに丸められます。

・アノードとカソードが完全なサイズにカットされると、それらは正確に等しいサイズのペアで一緒に一致します。

・その後、それらの間に薄層（セパレーター）を挿入します。

・3層全体（アノード、カソード、セパレーター）は半自動機で折りたたまれています。

電解質の挿入

・前のステップで電極を準備した後。彼らのための住宅が作られています。

・電極のハウジングには、プラスチックまたはPVC素材が使用されています。

・次に、電極をそれらのハウジングに挿入します。

・4番目の面は開いたままで、3つの面が熱溶接されます。

・開放側を介して、電解液がセットアップ全体に挿入されます。

・その後、開放側をシールします。

これで、最初の充電の準備ができたリチウムイオン電池ができました。

リチウムイオン電池の製造上の課題

リチウムイオン電池は、自動化の電化、エネルギー源の多様性、および大量のグリッドスケールのエネルギー貯蔵を可能にする大きな可能性を秘めています。しかし、リチウムイオン電池を大規模に製造するコストは非常に高いため、メーカーはこの夢をより早く求めることができません。

自動車市場と電気自動車を見ると、リチウムイオン電池のコストは、その市場が受け入れることができるものよりもはるかに高くなっています。電気自動車が従来の自動車に取って代わるには至っていないほどの高さです。彼らはまだより高価です。

製造スキームの最適化と呼ばれるものにより、コスト削減が可能です。

コスト削減のためのもう一つのことは、リチウムイオン電池内のNMP電解質を水に置き換えることです。 NMP化合物と比較した場合、溶媒としての水のコストはごくわずかです。さらに、水は可燃性ではなく、可燃性の煙も含まれていないため、NMPよりも安全な選択です。製造業者が水で直面する問題は、水が極性溶媒であり、バッテリーに必要なのはNMPのような無極性溶媒であるということです。ただし、水を無極性溶媒にすることは、いくつかの化学反応とそれに添加することによって行うことができます。

現在、研究はリチウムイオン電池のコストを削減する方法に焦点を合わせています。将来は大きな期待が寄せられており、コストは非常に低く、シンプルなリモコンから飛行機まで、あらゆる場所でリチウムイオン電池が使用されると予測しています。