リチウム電池材料の概要 – Taipu Technology

リチウムイオン電池は、モバイルデバイス、電気自動車、およびエネルギー貯蔵システムで広く使用されている一般的なタイプの充電式電池です。さまざまな電池材料で構成されており、それぞれが特定の機能を持っています。ここでは、関係する主要な電池材料の概要です: 陽極材料: グラファイト: グラファイトは、最も一般的な陽極材料であり、リチウム イオンをインターカレートすることができます...

リチウム電池材料の概要

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リチウムイオン電池は、モバイルデバイス、電気自動車、およびエネルギー貯蔵システムで広く使用されている一般的なタイプの充電式電池です。さまざまな電池材料で構成されており、それぞれが特定の機能を持っています。ここでは、関連する主なバッテリー材料の概要をご紹介します。

アノード材料:

グラファイト:グラファイトは最も一般的なアノード材料であり、充電および放電サイクル中にリチウムイオンをインターカレートすることができます。ただし、そのエネルギー貯蔵密度は比較的低いです。

シリコン:シリコンはより高いエネルギー貯蔵密度を提供しますが、サイクリング中に膨張および収縮する傾向は、バッテリーの構造的損傷につながる可能性があります。シリコン材料の安定性を向上させるための研究が進められています。

カソード材料:

リン酸鉄リチウム(LiFePO4):LiFePO4は、エネルギー貯蔵密度が比較的低いものの、サイクル寿命が長い安全で安定したカソード材料です。

酸化マンガンリチウム(LiMn2O4):LiMn2O4は、優れた熱安定性とサイクル寿命を備えているため、電動工具などの高出力アプリケーションに適しています。

コバルト酸リチウム(LiCoO2):LiCoO2はエネルギー貯蔵密度に優れていますが、コストが高く環境への影響があるため、研究はコバルトの使用量の削減または置き換えに焦点を当てています。

ニッケルコバルトマンガン(NCM)とニッケルコバルトアルミニウム(NCA):これらの混合材料は、エネルギー貯蔵密度、サイクル寿命、安全性のバランスが取れており、電気自動車などで広く使用されています。

電解液:

ポリマー電解質:一部のリチウムイオンポリマー電池では、安全性と柔軟性を高めるために、従来の液体電解質の代替としてポリマー電解質が使用されています。

液体電解質:一般的な液体電解質は、リチウム塩を含む有機溶液であり、アノードとカソード間のリチウムイオンの移動を促進します。

固体電解質:固体の形で機能し、正極と負極の間の電荷の移動を促進します。固体電解質には、高いイオン伝導性と低い電子伝導性が求められます。固体電解質は、一般に、無機固体電解質、固体高分子電解質、および無機-有機複合固体電解質に分類できます。

分離器:

セパレーターは、正極と負極の間の短絡を防ぎながら、電解質内のリチウムイオンの移動を可能にします。

集電器:

集電体は、銅箔、アルミ箔、タブなどを使用し、電極から外部回路への電気の流れを導きます。

ケース:

バッテリーのケースは、パッケージの種類に応じて角柱型、円筒形、ポーチ型に分けられます。材料に応じて、鋼、アルミニウム、アルミニウム成形フィルムなどがあります。それらの主な機能は、バッテリー材料を一緒にパッケージ化することです。バッテリーの分極を抑制し、熱影響を減らし、レートの性能を向上させます。バッテリーの内部抵抗を大幅に低減し、構成プロセス中の動的内部抵抗の増加を大幅に低減します。活物質と集電体との密着性を向上させ、タブの製造コストを削減します

電解質添加剤:

電解質添加剤は、サイクル寿命の改善や分極の抑制など、バッテリーの性能と安定性を向上させます。

テープ:

テープは、主に接着、絶縁、保護、その他の機能のために、バッテリー材料に不可欠な補助材料でもあります。タイプは、端部固定テープ、HMAテープ、保護フィルム、PET保護フィルム、保護フィルム、リチウム補充剥離フィルム、コード彫刻テープ、拡張テープ、膨潤テープ、EV保護フィルム、PUポッティング接着剤、パワーバッテリー構造接着剤、UV剥離接着剤、UV剥離フィルムなどです。

その他の補助材料:

バッテリーには、バッテリーの内部構造の完全性と安定性を維持するための導電性添加剤、バインダー、シーリング材料などの補助材料も含まれています。

市場分布に関しては、さまざまなリチウムイオン電池材料が、さまざまなアプリケーションドメインでさまざまな市場シェアを保持しています。電気自動車市場は、高エネルギー密度とサイクル寿命の延長バッテリー材料に対する大きな需要がある重要なアプリケーション分野として立っています。モバイルデバイス市場は、軽量でコンパクトなバッテリーを求めており、高エネルギー密度材料の需要を牽引しています。さらに、エネルギー貯蔵システムや航空宇宙などのセクターでは、リチウムイオン電池技術が徐々に採用されています。

リチウムイオン電池技術は絶えず進化しており、電池の性能、安全性、持続可能性を強化するために新しい材料や技術が市場に参入する可能性があることに注意することが重要です。

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