リチウムイオン電池の4大要素
広義には、電解液中で働くイオンが「リチウム」であれば「リチウムイオン電池」と呼べます。
「リチウムイオン電池」の動作原理と内部の共通材料は何ですか?
以下は、市場での材料の現在のアプリケーションに基づいて説明します。
リチウムイオン電池の動作原理
過去 40 年間のリチウム イオン電池の開発と応用を振り返ると、ウェアラブル デバイスから電気自動車、通信基地局から宇宙ステーションまで、さまざまなサイズと重量のあらゆる種類のリチウム イオン電池が私たちの生活につながっています。 . リチウムイオン電池は画期的な発明であり、その登場によって文明や技術の進化は急速に進んでいます。 そして、リチウムイオン電池の内部反応によって「電気」はどのように得られるのでしょうか。
リチウムイオン電池の動作原理は、充電状態と放電状態で説明できます。 リチウムイオン電池は、その名の通り「リチウム」イオンの移動を利用して充放電回路を完成させます。
充電状態:
エネルギー貯蔵を達成するために、リチウム含有の正極からリチウムイオンが放出されます。 このとき、リチウムイオンは、電解質を伝達媒体として拡散し、セパレータを通過して、リチウムイオンを受け取ることができる負極材料に埋め込まれます。
*写真 1: リチウム イオン電池の動作原理: 充電状態。
放電状態:
リチウムイオンは負極から放出され、電解質を透過媒体として使用して拡散し、セパレータを通過してから、正極に戻ります。
※写真2：リチウムイオン電池の動作原理：放電状態。
したがって、さまざまなタイプのリチウムイオン電池デバイスの限られたサイクル寿命の間、充放電アクションによって駆動することができます。
参考資料: The future development trend of the lithium-ion battery market.
正極を除いて、電解液にはリチウム元素が含まれていますか？
リチウム イオン電池の 4 つの主要なコンポーネントは、それぞれ、カソード、アノード、セパレーター、および電解質でした。 市場で広く使用されている各コンポーネントの材料と特性を以下にまとめます。
陰極：
通常は導電性のアルミ箔を集電体として使用し、「リチウム」を含む金属酸化物を溶剤、バインダー、導電剤でコーティングし、少量の導電剤を加えたものです。 リチウムイオン電池のサイクル寿命は、正極に使用される材料と密接に関係しています。 研究によると、リン酸鉄リチウムを主な正極材料として使用すると、電池のサイクル寿命は 30,000 回に達すると推定されています。 三元系 (Ni-Mn-Co NMC/Ni-Mn-Al NCA) を選択した場合、わずか数千回です。 正極プロセスには多くの開発の可能性と機会があります。 たとえば、電池の安全性を向上させる添加剤を正極プロセスに導入します。 これは、リチウム イオン電池産業の今後の発展の焦点の 1 つです。
参考文献: Why use the Additives for Lithium-Ion Batteries?
アノード：
安定したコストと高い安全性の利点として、市場に出回っているリチウムイオン電池の最大 90% が黒鉛を負極材料として使用しています。 リチウム イオン電池市場 (スマートフォン、Tesla、Gogoro など) では、徐々に高容量の開発トレンドを追求しており、多くの研究チームがシリコンまたはシリコン酸化物に基づくシリコン ベースのアノード材料の開発に投資してきました。 バッテリーのエネルギー密度を向上させます。
セパレーター:
ポリプロピレン (PP)/ポリエチレン (PE) およびその他のプラスチック製の微孔性フィルムは、正極板と負極板の間に配置され、正極と負極をブロックして、バッテリーの自己放電と 2 つの極間の短絡の問題を回避します。 セパレーターは、リチウムイオンを通過させるために高密度の微細孔でいっぱいであり、バッテリーが完全な充電および放電回路を形成できるようにします。
電解質:
正極と負極の間のリチウム イオンの移動の媒体として、リチウム イオン電池電解質の一般的な主成分である EC、DMC、PC などは、リチウム イオンの性能において非常に重要な役割を果たします。 電池。 バッテリーのサイクル寿命、安全性、およびリチウムイオン透過特性を改善したい場合は、電解質の配合と電解質添加剤の改善から始めることができます。 適切なリチウム イオン バッテリー電解液は、リチウム イオン バッテリーの性能を最大限に引き出すことができます。
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