リチウムイオン電池の一般的な分類は何ですか?

電池は 100 年以上にわたって私たちの生活の一部となってきました。これらは、単純な関数電卓から電気自動車、ロボット、衛星に至るまで、さまざまな用途に使用されています。長年にわたり、性能を向上させるためにさまざまな種類のバッテリーが製造されてきました。

現在、リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、エネルギー効率が高く、寿命が長いため、より頻繁に使用されるようになりました。

この研究では、リチウムイオン電池の関連する側面の概要を示します。開発記事では電池の世界に関連する用語を紹介しています。さらに、リチウムイオン電池を今日最も使用されている電池の 1 つにする特性とツールについても研究します。

リチウムイオン電池の一般的な分類は次のとおりです。

-コバルト酸化リチウム

-マンガン酸化リチウム

-リン酸鉄リチウム(LFP)

-リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(NMC)

-リチウムニッケルコバルト酸化アルミニウム

-チタン酸リチウム

-リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(NMC)

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リン酸鉄リチウムパワーリチウムイオン電池:

すべてのバッテリーは同様に機能しますが、電流を生成するために使用される化学成分には大きな違いがあります。

一般に、リチウム、ニッケル、マンガンなどの元素が最も一般的です。しかし最近では、リン酸鉄などの代替品の使用が勢いを増しています。今日はLFPバッテリーについてお話します。

従来のバッテリーとの違い:

LFPバッテリーと従来のリチウムコバルトバッテリーは同じ動作原理を共有しています。ただし、後者の場合、カソードは完全にリチウムとコバルトの合金 (LiCoO?) でできています。この合金は発電効率が高いですが、2 つの大きな欠陥があります。

1 つ目は材料費の高さ、特にリチウムの価格が 2021 年に平均 437% 上昇したことです。一方、鉄とリン酸塩は豊富に存在するため、はるかに安価です。

同様に、リチウムとコバルトの組み合わせは生物や環境に対して非常に有毒であるため、これらの電池のリサイクルが困難になります。一方、ピロリン酸塩は全く無害です。

LFP 電池 (リン酸鉄リチウム) は、従来のリチウム電池の変形で、この材料の大部分がリン酸鉄のシートに置き換えられています。これらのシートは、陽極または陰極に集中しています。

反対側では、一連の炭素結晶が陰極または陽極を形成しており、その中にはリチウムの小さな粒子が見つかります。電解質液に浸漬すると、これらの粒子は電荷を獲得し、炭素結晶を離れて陰極に移動します。

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この過程で電流が発生し、すべてのリチウムがカソード（この場合はリン酸鉄シートの間）に収容され、放電されるときに電流が消費されます。これが起こると、外部から電気を導入してバッテリーを充電することが可能になり、粒子は陽極上の元の場所に戻ります。

LFP テクノロジーの長所と短所

業界の観点から見ると、LFP 電池の大きな利点は、ニッケル、マンガン、アルミニウムなどのリチウムの他の代替品と比較して原材料が安いため、生産コストが低いことです。

しかし、この技術の本当の鍵はその化学的安定性にあり、長期的には劣化がほとんどありません。たとえば、3,000 回の充放電サイクル後でも、LFP バッテリーには公称充電量の 80% がまだ残っています。

同様に、この化学的安定性も熱によるものです。 LFP バッテリーは高温に対する感度がはるかに低いです。この品質により、過熱の問題やセルの火災や爆発が発生する可能性が減少します。

コバルト酸リチウムパワーリチウムイオン電池:

リチウムイオン電池は現代のテクノロジーに不可欠であり、携帯電話、ラップトップ、医療機器、さらには電気自動車に電力を供給します。

メーカーはこれらの電池に金属リチウムの代わりに炭酸リチウムまたは水酸化リチウムを使用することがよくあります。リチウムはリチウム電池の主要成分ですが、コバルト、グラファイト、ニッケルなどの他の金属も含まれています。

コバルトリチウムまたはコバルトリチウムイオン電池としても知られるコバルト酸リチウム電池は、炭酸リチウムから作られています。これらの電池は比エネルギーが非常に高いため、携帯電話、ラップトップ コンピューター、電子カメラなどに使用されます。酸化コバルト陰極を備え、陽極材料としてカーボングラファイトを使用します。放電中、リチウムイオンはあるアノードから別のアノードに移動し、バッテリーの充電時には流れが逆になります。

このタイプのバッテリーには、持続時間が比較的短いことや比出力が制限されていることなど、いくつかの欠点があります。これらのバッテリーは他の種類のバッテリーほど安全ではありません。それでも、その機能により、携帯電話やその他のポータブル電子機器として人気があります。

三元系リチウムパワーリチウムイオン電池:

新エネルギー車の中核技術は、電力を供給するバッテリーです。バッテリー寿命と充電速度はバッテリー技術開発のボトルネックです。 30 年以上の開発を経て、電気自動車の電力のほとんどはさまざまなリチウム バッテリー パックから供給されています。常にそうなのですが、リチウム電池はまだ完全に成熟しておらず、常に研究が続けられています。

現在、リチウム電池の種類には、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウム、コバルトリチウム、三元系材料などがあります。マンガン酸リチウム、チタン酸リチウム、およびコバルト酸リチウム電池は、エネルギー効率と金属の異常なコストにより、ますます高価になっています。これはニッチな選択肢となりましたが、リン酸鉄リチウムとリチウム三元電池はより広く使用されるようになりました。

三元リチウム電池は「三元材料電池」と呼ばれ、一般にニッケル・コバルト・マンガン酸塩またはニッケル・コバルト・リチウムの三元正極材料（NCA）を使用したリチウム電池を指します。食塩、コバルト塩、マンガン塩の3つの成分の割合を調整しているので「三元系」と呼ばれ、多くの種類の電池が入っています。

形状の違いにより、ソフトパック電池、円筒形電池、ハードシェル角形電池に分けられます。定格電圧は 3.6 ～ 3.8 V に達し、高電力密度、高電圧プラットフォーム、高シャント密度、長い航続距離、大出力、高温安定性は劣りますが、優れた低温性能と高コストです。