リチウムイオン電池とは?

目次

デジタル電子製品と新エネルギー電力製品の幅広い応用と普及により、リチウムイオン電池業界は急速な発展を遂げています。 専門性が高く、分業が明確な産業チェーンシステムを形成しています。 製品の XNUMX 年以上後、グローバル リチウム イオン電池 イオン電池市場は増加しています。

リチウム電池とは?

リチウム電池は、ポータブル家電や電気自動車で使用されるメインの電池です。

リチウム電池の構造構成

電池は、主に正極、負極、電解液、セパレーター、ケースで構成されています。

正極リチウムイオンを吸蔵できるカーボン電極を採用。 放電すると、リチウムはリチウムイオンに変わり、バッテリーのアノードを離れ、リチウムイオンバッテリーのカソードに到達します。

負極–材料は、天然グラファイト、合成グラファイト、炭素繊維、中間相の小さな球状炭素などを含むさまざまな炭素材料、および金属酸化物など、電位がリチウム電位にできるだけ近いインターカレート可能なリチウム化合物を選択します。

電解質 — LiPF6 エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、低粘度ジエチルカーボネートなどのアルキルカーボネートとの混合溶媒系。

ダイアフラム — PE、PPまたはそれらの複合膜などのポリエン微多孔膜、主にPP / PE / PP XNUMX層セパレーターは、融点が低いだけでなく、耐パンク性が高く、断熱材の役割を果たします。

シェル(Shell)— スチール製またはアルミニウム製のカバー アセンブリは、防爆および電源オフの機能を備えています。

リチウム電池の製品分類

リチウム電池は、リチウム金属電池とリチウムイオン電池のXNUMXつに大別できます。

リチウム金属電池: リチウム金属電池は、一般的に二酸化マンガンを正極材料、金属リチウムまたはその合金金属を負極材料とし、非水電解液を使用する電池です。

リチウムイオン電池: リチウムイオン電池は、一般的に正極材料にリチウム合金金属酸化物、負極材料に黒鉛、非水電解質を使用しています。

リチウムイオン電池はリサイクルできますか?

リチウムイオン電池は、リチウムイオンの可逆還元を利用してエネルギーを蓄える充電式電池です。

リチウムイオン電池はどのように作られていますか?

異なるリチウムイオン電池は、化学、性能、コスト、および安全特性が異なります。 ほとんどの市販のリチウム イオン電池は、インターカレーション化合物を活物質として使用しています。 陽極または陰極は通常グラファイトですが、シリコン-カーボン材料もますます使用されています。

リチウムイオン電池の利点

リチウムイオン電池は、比較的軽量で蓄電容量が大きく、メモリー効果がないなどのメリットがあります。 それらは広く使用されており、価格が比較的高いにもかかわらず、現在多くの電子機器がホスト電源としてリチウムイオン電池を使用しています.

リチウムイオン電池のエネルギー密度は非常に高く、蓄電容量は同じ重量のニッケル水素電池の 1.5 ~ 2 倍で、自己放電率もわずかです。 また、リチウムイオン電池は「メモリー効果」がなく、有害物質を含まないという利点も普及の大きな理由です。

長いサイクル寿命:

リチウムイオンバッテリーは1Cのレートで充放電され、サイクル寿命は500回以上で、500回目の静電容量は公称銅ビームを70%超えています。 ただし、鉛蓄電池を 0.5C で放電し、0.15C で充電したとしても、サイクル寿命は 350 回以下、容量は 60% 以下でなければなりません。 低温での優れた放電性能: リチウム イオン バッテリーは -25 度で正常に動作し、その容量は公称容量の 70% に達することができますが、鉛蓄電池は -50 度で容量の 10% に達することができます。 -25度。 正常に動作できません。

強力な電荷保持能力:

完全に充電されたリチウム イオン バッテリー パックを 80 か月間置いた後、その容量は 40% 以上になりますが、鉛酸バッテリーの容量は、50 か月間置いた後でも公称容量の 30% ~ XNUMX% にすぎません。月。 リチウムイオンバッテリーパックの重量は鉛蓄電池のわずかXNUMX%であるため、同じ電圧と容量の下で、リチウムイオンバッテリーは強力な継続能力を備えています。

高エネルギー:

リチウム イオン電池の体積は鉛蓄電池の 30% しかないため、同じスペースを使用する場合、リチウム イオン電池のエネルギー貯蔵量は鉛蓄電池よりも大きくなります。

また、リチウム電池の外装には、一般的に英語の 7.2V リチウム イオン電池または 7.2V リチウム 7.2 次電池 (リチウム二次電池)、XNUMXV リチウム イオン充電式電池 (充電式リチウム電池) と表示されているため、ユーザーは充電式電池を購入するときは注意してください。 二次電池の種類がはっきりと見えないため、ニッケルカドミウム二次電池やニッケル水素二次電池をリチウム電池と間違えないように、二次電池ブロックの表面にあるマークを確認してください。 メモリ効果がないため、携帯電話ユーザーが非常に使いやすくなります。 ユーザーは充電のたびに放電と再充電を行う必要がなく、いつでも好きなときに携帯電話を充電できます。

リチウムイオン電池の欠点

リチウム電池の欠点は、比較的高価であり、現段階では広く使用されていないことです。 それらは主にハンドヘルドコンピューター、PDA、通信機器、デジタルカメラ、通信衛星、巡航ミサイル、ミサイル、機器などで使用されています。技術の発展、技術の向上、生産量の増加に伴い、リチウム電池の価格は何度もドロップし、それらの使用がより一般的になります。

リチウムイオン電池を使用しないときの保管方法

リチウム一次電池は自己放電が少なく、3 年間保管できます。 冷蔵保存でより効果が高まります。 低温域でのリチウム一次電池の保管に適しています。 リチウムイオン電池は、自己放電率が低く、蓄電容量のほとんどが回復するため、20℃で約半年保存できます。 リチウム電池には自己放電現象が存在します。 バッテリ電圧が 3.6V 未満で長時間保存されると、充電式バッテリの過放電が発生し、充電式バッテリの内部構造が破壊され、バッテリの寿命が短くなります。 したがって、リチウム電池を長期間保管する場合は、3 ~ 6 か月ごとに再充電する必要があります。 つまり、3.8 ~ 3.9V の電圧まで充電するのが適切であり (リチウム電池の最適な保存電圧は約 3.85V です)、フル充電には適していません。

リチウムイオン電池はどのように機能しますか?

リチウムイオン電池の動作原理は、充電と放電の原理を指します。 リチウムイオン電池以外にもさまざまな種類の電池がありますが、電池が発電する基本的な動作原理は同じです。

電池は、金属材料でできた正極(正極)と負極(負極)があり、正極と負極の間にイオンを介して電気を通す物質(電解質)が充填されています。 金属電極は電解質によって溶け、イオンと電子に分かれます。 電子は負極から正極に移動して電流が発生し、このとき電気が発生します。 二次電池は使用前に充電され、あらかじめ負極に電子が蓄えられています。 電池を使用すると、蓄えられた電子が正極に移動して発電します。

リチウムイオン電池は、あらかじめ正極にリチウムを含む金属化合物を、負極にリチウムを吸蔵・貯蔵できる炭素(グラファイト)を用いています。 このような構造により、従来の電池のように電極を電解液で溶かすことなく電気を発生させることができ、電池自体の劣化を遅らせ、より多くの電気を蓄えることができ、充放電回数を増やすことができます。 また、リチウムは極小で軽い物質であるため、電池は小型軽量など様々なメリットを得ることができます。

リチウム電池の種類は何ですか?

コバルト系リチウムイオン電池

正極にはコバルト酸リチウムを用いた。 コバルト酸リチウムは合成と使用が比較的容易であるため、リチウムイオン電池の最初の大量生産はコバルト酸リチウムです。 しかし、コバルトはレアメタルで高価なため、自動車部品にはほとんど使われていません。

メリット – Li-ionの標準バッテリーとして広く採用されています。

デメリット – 高価で、車載用には使用されていません。

マンガンリチウムイオン電池

正極にはマンガン酸リチウムを用いた。 コバルト系リチウムイオン電池と同等の電圧が得られ、製造コストが安いのがメリット。 欠点は、充放電中にマンガンが電解液に溶け込み、電池の寿命が短くなる可能性があることです。

メリット– 高い安全性、急速充電、急速放電。

リン酸鉄リチウムイオン電池

正極にはリン酸鉄リチウムを使用しています。 リン酸鉄リチウムイオン電池の利点は、内部の発熱構造が壊れにくく、安全性が高く、原材料に鉄を使用しているため、マンガン系電池に比べて製造コストが安いことです。 ただし、電圧は他のリチウムイオン電池よりも低いです。

メリット – 安価で長いサイクル寿命 (充電と放電による経年劣化)、カレンダー寿命 (保管による経年劣化)。

デメリット – 他のリチウムイオン電池よりも電圧が低い。

三元系リチウムイオン電池

三元系リチウムイオン電池は、コバルト、ニッケル、マンガンのXNUMXつの素材で構成され、コバルトの使用量を削減。 現在、ほとんどの三元系リチウムイオン電池は、ニッケルの割合が高いです。 コバルト系、マンガン系に比べると若干電圧は下がりますが、製造コストを抑えることができます。 しかし、それにもかかわらず、各材料の合成や調製は複雑であり、安定性も低く、機能性材料として解決すべき課題が残っています。

メリット – かなり高い電圧、長いサイクル寿命。

リチウム電池の用途は?

1990年代前半に家電用リチウムイオン電池が初めて商品化されたのは、ビデオカメラの小型軽量化のニーズに対応するためでした。 その後、急速に普及した携帯電話に採用され続け、市場の需要は一気に高まりました。 現在、リチウムイオン電池は、スマートフォン、ノートパソコン、電気自動車、電動自転車など、私たちの生活のさまざまなシーンで広く使われています。

適切なリチウム電池メーカーの選択

新エネルギー車の急速な発展により、動力用リチウム電池の需要が高まっています。 新エネルギー車が最も急速に発展している地域では、ますます多くの中国のリチウム電池企業が世界のリチウム電池の最前線に立ち始めています。 リチウム電池の高品質のサプライヤーをお探しの場合は、KHLiTech にご連絡ください。

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