22 年間のバッテリーのカスタマイズ
Jan 04, 2020 ページビュー：425
Lipoバッテリーパックの構造とは何ですか？
リチウムポリマー電池（Lipo電池）は、充電可能な電池の一種です。リチウムイオン技術に基づいています。従来の液体電解質の代わりに高分子電解質を使用して製造されています。 LiPoバッテリーは、従来のリチウムバッテリーよりも高い比エネルギーを提供します。非常に軽量であるため、携帯電話やラジコン飛行機など、重量が重要な機能となる製品に使用されています。
LiPoバッテリーは、その前身であるリチウムイオン電池とリチウム金属電池の足跡をたどっています。 1980年代以来、この分野は多くの研究を経てきました。ソニーが最初の商用円筒形リチウムイオン電池をリリースした1991年まで。それが、それ以来この分野で行われてきた成果の出発点でした。
LiPoバッテリーは、その優れた「ブースト放電機能」で知られています。
LiPoバッテリーパックの構造は次のとおりです。
アノード：LiPoバッテリーのアノードは以下を使用して構成されています。アルミホイル集電装置。金属酸化物活物質（NMC、NCA、LCO、LFP）。バインダー（PVDF –ポリフッ化ビニリデン）。導電性カーボン（アセチレンブラック、バルカン、グラファイト）
カソード：LiPoバッテリー内部のカソードは以下を使用して構成されています。銅集電装置。グラファイト活物質。バインダー（PVDF、またはCMC / SBR —カルボキシメチルセルロースおよびスチレンブタジエンゴム）。導電性カーボン。
セパレーター：これは、ポリプロピレンフィルムから構築された薄膜層であり、イオン伝導性であるが電気絶縁性である（例：セルガード）。
電解質：他のリチウムイオン電池と同様に、LiPo電池には、エチレンカーボネート（EC）、ジメチルカーボネート（DMC）、ジエチルカーボネート（DEC）、プロピレンカーボネート（PC）などの炭酸溶媒から構成される電解質が含まれています。リチウム塩、例えばヘキサフルオロリン酸リチウム（LiPF6）。
ポーチ素材：LiPoバッテリー内部のポーチ素材は、ポリマーコーティングを施したアルミニウムで構成されています。
タブ：これらはバッテリーのカソードとアノードに接続されています。陽極に接続されているものはニッケルで作られ、陰極に接続されているものはアルミニウムで作られています。
Lipoバッテリーパック構造の特徴は何ですか？
リチウムイオンポリマー電池は、リチウムイオン電池とまったく同じビルドアップ設定になっています。唯一の違いは、リチウムイオンポリマー電池では、従来の多孔質セパレーターの代わりに微多孔質電解質が使用されていることです。さらに、リチウムイオン電池は、プラスチックケースに収められているリチウムイオン電池とは異なり、柔軟なポリマーケーシングに収められています。
リチウムイオン電池を搭載したデバイスの電源が入っていると、放電が高速で発生します。ただし、デバイスの電源がオフの場合でも放電が発生します。これは、リチウムイオン電池の欠点の1つです。
LiPoバッテリーは軽量で、ほぼすべての形状とサイズで製造できます。それらは大容量であり、小さなパッケージで大きな料金を保持することができます。さらに、それらは放電するときに定電圧をマリネするのに優れています。
LiPoバッテリーは非常に大規模に使用されています。これらは、ボート、ドローン、ヘリコプター、自動車など、バッテリーを軽量にする必要のあるRCデバイスで使用されます。また、多くの電子機器、特にスマートフォンでも使用されています。
これまで、LiPoバッテリーは、市場に出回っているバッテリーの中で最大の市場シェアを持っており、少なくとも1つの製品でLiPoバッテリーを使用していないテクノロジー企業はほとんどないと言えます。
これらは、すべての携帯情報端末（PDA）およびスマートフォンで使用されます。現在、最大2日間の画面表示時間に耐えられるスマートフォンがあります。これは、過去10年間のリチウムイオン技術の大規模な開発のおかげです。
さらに、リチウムイオンポリマー電池を搭載していないデジタルカメラは現在市場に出回っていません。取り外し可能なものまたは埋め込まれたもののいずれか。デジタルカメラでのリチウムイオンポリマー電池の使用により、すべての充電の間に撮影できる写真の数が劇的に増加しました。同じことがオーディオデバイスやレコーダーにも当てはまります。現在、サウンドエンジニアは、最大10時間の連続使用が可能なポータブルオーディオデバイスを使用して、ビデオ会議やコンサートでサウンドを録音および強化できます。
Lipoバッテリーパックの構造をどのように構築しますか？
LiPoバッテリーは、いわゆるセルから作られています。それらのすべてのセルは、3つのコンポーネントで構成されています。正極、負極、および正極と負極の間の電解質と呼ばれる化学成分。
セルの正極は、コバルト酸リチウムで設計されています。負極はグラファイト製です。電解質は酸化物や硫化物などです。電解質は、長い貯蔵寿命を持ち、リチウムイオンに対して高い移動度を提供する必要があります。電解質は、液体、ポリマー、および固体のものにすることができます。
LiPoバッテリーの作成は、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、電極が取られ、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つの層全体（アノード、カソード、およびセパレーター）は、半自動機で一緒に折りたたまれます。
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材料が使用されています。
次に、電極がそれらのハウジングに挿入されます。
それらは3つの側面で熱溶接され、4番目の側面は開いたままになります。
開いた側を介して、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。
ただし、リチウムイオン電池業界の製造にはいくつかの課題があります。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。
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