22 年間のバッテリーのカスタマイズ
Dec 09, 2019 ページビュー：409
リチウムイオン電池の構造は何ですか？
リチウムイオン電池は、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。
リチウム電池はどのように機能しますか？
リチウムイオン電池は同じ動作メカニズムを持っています。バッテリーが充電されているとき、コバルト酸リチウム「正極」はそのリチウムイオンの一部を与え、これらのイオンは電解液中を移動して負極「グラファイト」に移動し、そこで沈静化します。このプロセス中のバッテリーはエネルギーを蓄えます。充電プロセス後および放電中。リチウムイオンは、電解質を横切って負極から正極に再び移動します。これにより、バッテリーが接続されているデバイスに電力を供給するエネルギーが生成されます。
従来の電池とは異なり、リチウムイオン電池には電子制御装置が内蔵されています。これらのコントローラーは、バッテリーの充電方法と放電方法を調整します。これらのコントローラーは、場合によってはリチウムイオン電池が爆発する原因となる過充電や過熱を防ぎます。
リチウムイオン電池の充電および放電プロセス中、電子は外部回路の周りのイオンの動きと反対の方向に流れます。電子は電解質自体全体に流れないことに注意することが重要です。電解質は効果的に絶縁バリアであり、電子の動きに影響を与えません。
電解質全体のイオンの移動と、外部回路の周りを反対方向に移動する電子は、2つの相互接続されたプロセスです。これらの動きのいずれかが停止すると、もう一方も停止します。バッテリーが完全に放電され、イオンが電解質を通過するのを停止すると、電子は同時に外部回路を通過するのを停止します。そのため、デバイスの電源が失われます。
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。
リチウムイオンがどのように機能するかを要約すると、次のようになります。
充電中、リチウムイオンは電解液全体で正極から負極に流れます。
電子はまた、外部回路の周りの正極から負極に流れます。
電子とイオンは負極で結合し、そこにリチウムを堆積します。
流れるイオンがなくなると、バッテリーは完全に充電され、使用できるようになります。
放電プロセス中に、イオンは電解質を通って逆流します。負極から正極への逆流。電子は負極から正極に流れますが、外側の回路全体に流れます。このプロセスは、デバイスに電力を供給するものです。
バッテリー内のすべてのイオンが元に戻ると、バッテリーは完全に放電され、もう一度充電する必要があります。
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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