酸化マンガンリチウム、三元材料、リン酸鉄リチウム電池材料の特徴は何ですか？どちらが良いですか？

マンガン酸リチウムの紹介

マンガン酸リチウムは、有望なリチウムイオンカソード材料の1つです。コバルト酸リチウムなどの従来のカソード材料と比較して、マンガン酸リチウムには、豊富な資源、低コスト、無公害、優れた安全性、および優れたレート性能という利点があります。パワーバッテリーに理想的な正極材料ですが、サイクル性能と電気化学的安定性が低いため、工業化が大幅に制限されています。マンガン酸リチウムには、主にスピネル型マンガン酸リチウムと層状マンガン酸リチウムが含まれます。なかでもスピネル型マンガン酸リチウムは構造が安定しており、工業生産が容易です。スピネル型マンガン酸リチウムは立方晶系、Fd3m空間群に属し、理論比容量は148mAh / gです。三次元トンネル構造により、リチウムイオンはスピネル格子から可逆的にデインターカレートでき、構造崩壊を引き起こさず、優れたレート性能と安定性を備えています。

今日では、マンガン酸リチウムはエネルギー密度が低く、サイクル性能が低いという従来の信念が大幅に改善されています（Wanli New Energyの標準値：123mAh / g、400倍、高サイクルタイプの標準値107mAh / g、2000倍）。表面修飾とドーピングはその電気化学的性質を効果的に修飾することができ、表面修飾はマンガンの溶解と電解質の分解を効果的に抑制することができます。ドーピングは、充電および放電中のヤーン・テラー効果を効果的に抑制することができます。表面改質とドーピングを組み合わせることで、間違いなく材料の電気化学的性能をさらに向上させることができます。これは、スピネルマンガン酸リチウムの改質に関する将来の研究の方向性の1つであると考えられています。

三元資料の紹介

三元ポリマーリチウム電池とは、正極材料にリチウムニッケルコバルトマンガン三元正極材料を使用したリチウム電池を指す。リチウムイオン電池には、主にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、三元材料など、さまざまな種類の正極材料があります。三元材料は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムの利点を兼ね備えています。大容量、低コスト、安全性などの優れた特性を備えています。小型リチウム電池では徐々に一定のシェアを獲得しており、パワーリチウムの分野では開発の見通しが良好です。

リチウム電池にはコバルト金属が欠かせません。しかし、一方で、金属コバルトは高価であり、一方で、それは有毒です。日本と韓国の大手企業や国内のバッテリーメーカーに関係なく、バッテリーは近年「コバルト化が少ない」状態になっています。この傾向の下で、ニッケル塩、コバルト塩、マンガン塩を原料として製造されたニッケル-コバルト-マンガン三元材料が徐々に好まれています。化学的観点から、三元材料は過剰な金属酸化物に属し、バッテリーのエネルギー密度は高いです。

三元材料ではコバルトの役割は依然として不可欠ですが、質量分率は通常約20％に制御されており、コストが大幅に削減されます。さらに、コバルト酸リチウムとニッケル酸リチウムの両方の利点があります。近年、国内外のメーカーの生産が増加する中、市販のコバルト酸リチウム電池を、カソード材料として三元材料を使用したリチウム電池に置き換える傾向が非常に顕著になっています。

電気自動車からスマートフォン、ウェアラブル、充電の宝物まで、この新しいテクノロジーは最適です。テスラ[マイクロブログ]は、最初に電気自動車に三元電池を適用しました。 ModelSの航続距離は486キロメートル、バッテリー容量は85kWh、8142 3.4AH Panasonic18650バッテリーです。エンジニアは、バッテリーをレンガとシートの形で1つずつ配布し、バッテリーパック全体を形成しました。バッテリーパックは足回りにあります。

グローバルな視点から、三元材料の研究開発と生産は絶えず進んでいます。この過程で、材料性能が大幅に向上し、応用分野が拡大しました。日本と韓国の企業は、三元材料電池の開発のリーダーです。国内の三元材料の生産は2005年頃から始まり、12を超える大企業が出現しました。

リン酸鉄リチウムの紹介

リチウム電池材料としてのリン酸鉄リチウムは、近年登場したばかりです。大容量リン酸鉄リチウム電池の国内開発は2005年でした。その安全性能とサイクル寿命は、パワー電池の最も重要な技術的指標である他の材料とは比較になりません。 2000倍の1C充電および放電サイクル寿命。シングルセルバッテリーの過充電電圧30Vは燃焼せず、パンクは爆発しません。リン酸鉄リチウムカソード材料により、大容量のリチウムイオン電池を直列で使用しやすくなり、頻繁な充電と放電を行う電気自動車のニーズに対応できます。

リン酸鉄リチウムには、無毒、無公害、安全性の高さ、幅広い原材料、低価格、長寿命という利点があります。新世代のリチウムイオン電池にとって理想的なカソード材料です。リン酸鉄リチウム電池にも欠点があります。例えば、リン酸鉄リチウムカソード材料は、タップ密度が小さく、体積リチウムリン酸鉄電池は、コバルト酸リチウムなどのリチウムイオン電池よりも体積が大きいため、マイクロ電池としては利点がない。

リン酸鉄リチウム材料の固有の特性により、低温性能はマンガン酸リチウムなどの他の正極材料より劣ると判断されます。一般に、単一セルの場合（バッテリーはバッテリーパックではないことに注意してください。測定された低温性能は、熱放散条件に関連するバッテリーパックの方がわずかに高い場合があります）、0°Cでの容量保持割合は、-10°Cで約60〜70％、40〜55％、-20°Cで20〜40％です。このような低温性能は、明らかに電源の要件を満たすことができません。現在、一部のメーカーは、電解質システムの改善、正極の配合の改善、材料特性の改善、セル構造の設計の改善により、リン酸鉄リチウムの低温性能を改善しています。

バッテリーの一貫性に問題があります。単一のリン酸鉄リチウム電池の寿命は現在2,000倍以上ですが、電池パックの寿命は大幅に短縮され、おそらく500倍になります。バッテリーパックは多数の単セルで構成されているため、ロープで縛られて走るよりも動作状態が良く、スプリンターでも全員の動きの一貫性が高くなければ、チームは速く走らない、全体速度は最も遅い個々のプレーヤーよりもさらに遅いです。バッテリーパックについても同様です。バッテリーの性能が非常に安定している場合にのみ、寿命を単一バッテリーのレベルに近づけることができます。

3種類のリチウム電池の材料特性の比較-マンガン酸リチウムの最低価格

マンガン酸リチウム材料の価格は最も低く、1トンあたり50,000〜60,000元であり、対応するバッテリーのサイクル寿命と貯蔵性能もそれぞれ300倍以上で最も一般的であり、月間減衰は5％以上です。 。三元材料のリチウム電池材料の価格は1トンあたり160〜200,000元であり、貯蔵性能は最高です。毎月の減衰は1から2パーセントであり、バッテリーのサイクル寿命は≥600倍です。リチウム鉄シリケート材料の価格はトン当たり15から18000000元で、バッテリーのサイクル寿命性能は1500倍≥最高です。ストレージパフォーマンスは3つのうち中程度で、月間3％の低下が見られます。

3種類のリチウム電池材料の用途-マンガン酸リチウムまたは将来的に支配的

上記の値は、3種類のリチウム電池の性能のハードパラメータです。リチウム電池の安全性、安定性、耐低温性も、リチウム電池の性能を総合的に評価するための重要な指標です。

1.マンガン酸リチウム

高温性能、サイクル性能、保管性能が悪い。マンガンは高温下で分解しやすく、電池パックは耐用年数が短く、保管が困難です。

2、三元材料リチウム電池

高温と低温、サイクル、安全性、保管、および個々の電気的特性は比較的平均的です。体積エネルギーが高く、材料の価格が手頃で、性能が安定しています。

3、リン酸鉄リチウム

優れた安全性能、低導電率、低体積エネルギー、高材料費、低温度性能は、冬の電気自動車の使用に対応できません。

三元材料は国内外で開発されてきましたが、コバルトがますます不足しており、コストが高くなっています。リチウム電池に大量に使用することは困難ですが、ある程度の範囲でマンガン酸リチウムと混合することができます。

一般に、3種類のリチウム電池にはそれぞれ長所と短所があり、市場ではさまざまなレベルで使用されていますが、三元材料の資源が不足しているという問題は取り返しのつかないものです。したがって、一部のインサイダーは、マンガン酸バッテリーが将来的に支配的な電力になると信じています。三元材料はせいぜいマンガン酸リチウムと混合されます。また、リン酸鉄リチウムは、安全性の問題が避けられないため、安全性の高い電力には適していません。

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