リチウムイオン電池とは？

ほとんどの人は、リチウム電池が長寿命で最速の充電特性を持っていることを知っています。 しかし、リチウムイオン電池とは何ですか？ 鉛蓄電池と比較したリチウム技術の利点は何ですか？ リチウム電池はどのくらい持ちますか？ これがあなたが知りたいと思うかもしれない知識です。 飛び込みましょう！

リチウムイオン電池とは何ですか？

リチウムイオン電池 主にXNUMXつの材料で構成されています：正極材料、負極材料、セパレーター、電解質！

「リチウム電池」は、負極材料としてリチウム金属またはリチウム合金を使用し、非水溶液電解液を使用する電池の一種です。 1912年に、リチウム金属電池が最初に提案され、ギルバートN.ルイスによって研究されました。 1970年代に、MS WhitTInghamはリチウムイオン電池を提案し、研究を開始しました。 リチウム金属の非常に活発な化学的性質のために、リチウム金属の処理、保管、および使用には、非常に高い環境要件があります。 そのため、リチウム電池は長い間使用されていません。 科学技術の発展に伴い、リチウム電池が主流になりました。 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1996つのカテゴリに大別できます。 リチウムイオン電池は、金属状態のリチウムを含まず、充電可能です。 二次電池の第XNUMX世代であるリチウム金属電池はXNUMX年に誕生し、その安全性、比容量、自己放電率、性能価格比はリチウムイオン電池よりも優れています。

1970年、エクソンのMS WhitTInghamは、正極材料として硫化チタンを使用し、負極材料として金属リチウムを使用して、最初のリチウム電池を製造しました。 リチウム電池の正極材料は二酸化マンガンまたは塩化チオニルであり、負極はリチウムです。 バッテリーを組み立てた後、バッテリーには電圧がかかり、充電する必要はありません。 リチウムイオン電池はリチウム電池から開発されています。 たとえば、過去にカメラで使用されていたボタン電池はリチウム電池です。 この種のバッテリーも充電できますが、サイクル性能は良くありません。 充電と放電のサイクル中にリチウム結晶が容易に形成され、バッテリー内部が短絡します。 したがって、この種のバッテリーの充電は一般的に禁止されています。

1980年、J。グッドイナフは、コバルト酸リチウムがリチウムイオン電池のカソード材料として使用できることを発見しました。

1982年、イリノイ工科大学（イリノイ工科大学）のRRAgarwalとJRSelmanは、リチウムイオンが高速で可逆的なグラファイトを挿入する特性を持っていることを発見しました。 同時に、金属リチウムで作られたリチウム電池の安全上の問題が大きな注目を集めています。 そのため、人々はグラファイトに埋め込まれたリチウムイオンの特性を利用して二次電池を製造しようと試みてきました。 最初に使用可能なリチウムイオングラファイト電極は、ベル研究所での試験生産に成功しました。

1983年、M。Thackeray、J。Goodenoughらは、マンガンスピネルが優れたカソード材料であり、低価格、安定性、優れた電気伝導率とリチウム伝導率を備えていることを発見しました。 その分解温度は高く、その酸化特性はコバルト酸リチウムよりもはるかに低い。 短絡や過充電が発生した場合でも、燃焼や爆発の危険を回避できます。

1989年、A.ManthiramとJ.Goodenoughは、高分子陰イオンを備えた正極がより高い電圧を生成することを発見しました。

1992年、日本のソニー株式会社は、負極に炭素材料、正極にリチウム含有化合物を使用したリチウム電池を発明しました。 充電および放電プロセス中、金属リチウムはなく、リチウムイオンのみが存在します。 リチウムイオン電池です。 その後、リチウムイオン電池は家電製品の顔に革命をもたらしました。 正極材料としてコバルト酸リチウムを使用するこのような電池は、依然として携帯型電子機器の主な電源です。

1996年、PadhiとGoodenoughは、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）などのかんらん石構造のリン酸塩が、従来のカソード材料、特に高温耐性よりも安全であり、過充電耐性が従来のリチウムイオン電池材料よりもはるかに優れていることを発見しました。 そのため、現在主流となっている大電流放電用リチウム電池のカソード材料となっています。 電池開発の歴史を通して、現在の世界の電池産業の発展の21つの特徴を見ることができます。 XNUMXつは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池など、環境に配慮した環境に優しい電池の急速な開発です。 二つ目は一次電池から電池への転換であり、持続可能な開発に沿ったものです。 開発戦略; 第三に、バッテリーはさらに小さく、軽く、薄い方向に開発されています。 市販の二次電池の中でも、リチウムイオン電池の比エネルギーが最も高く、特に二次電池の薄型化が可能なポリマーリチウムイオン電池です。 リチウムイオン電池は、体積比エネルギーと質量比エネルギーが高く、充電式で無公害であり、現在の電池業界の発展のXNUMXつの主要な特徴を備えているため、先進国で急速に成長しています。 電気通信および情報市場の発展、特に携帯電話およびノー​​トブックコンピュータの広範な使用は、リチウムイオン電池の市場機会をもたらしました。 リチウムイオン電池のポリマーリチウムイオン電池は、液体電解質リチウムイオン電池を徐々に安全性の面で独自の利点に置き換え、リチウムイオン電池の主流になります。 ポリマーリチウムイオン電池は「XNUMX世紀の電池」として知られており、二次電池の新時代を切り開くものであり、開発の見通しは非常に楽観的です。

リチウムイオン電池の作り方は？

まず、リチウム電池の材料組成

XNUMXつの主要な材料：正極材料、負極材料、ダイヤフラム、電解質

補助材料：NMP、銅箔、アルミ箔、アルミニウムシェルカバー、導電剤、接着剤、その他（EMD）など。

第二に、製造プロセス

リチウム電池の製造プロセスは、電極の準備、セルの組み立て、活性化の検出、電池の組み立てのXNUMXつの主要なプロセスに分けることができます。 その中で、電極の製造には、正極と負極の製造も含まれ、主なリンクには、バッチ処理、攪拌、コーティング、圧延、スリット、およびタブのステップが含まれます。

第三に、生産に必要な設備

リチウムイオン電池の製造工程により、リチウム電池機器は主にフロントエンド機器、ミッドエンド機器、バックエンド機器に分けられます。

フロントエンド機器は、主に真空ミキサー、コーティング機、ローラープレス、スリッターなどの電極製造プロセス用です。 コーティングプロセスでは、攪拌されたスラリーが金属上に均一にコーティングされ、厚さが3μm未満の精度である必要があります。 スライスの表面にバリがないことを確認する必要があります。そうしないと、後続のプロセスに大きな影響があります。 したがって、フロントエンド機器は電池製造の中核機器であり、生産ライン全体の品質に関係しています。

ミッドエンド装置は、主に巻線機またはラミネーション機、セルシェル機、液体射出機、およびシーリングおよび溶接装置を含む、セルの組み立てプロセスを主にカバーします。

バックエンド機器は主に、セルのアクティブ化と形成、容量分布の検出、バッテリーパックへの組み立てなどのプロセスをカバーします。 相対的に言えば、シェル、シーリング、テスト、その他のマシンなどのミドルエンドおよびバックエンドの機器は比較的単純であり、技術的な要件は高くありません。

リチウム電池の用途は何ですか？

これは主に、デジタル、電力、エネルギー貯蔵のXNUMXつの部分に分かれています。

デジタルカテゴリ：携帯電話、タブレット、ノートブックコンピュータ、電気玩具、MP3 / MP4、イヤホン、パワーバンク、模型飛行機、モバイル電源など。

電力カテゴリ：主に電気自動車を指します、Glofカート, RV, マリンマシン、無人搬送車 (AGV) 、 自律移動ロボット（AMR） 、電動自転車など。

エネルギー貯蔵：主に基地局の電源、クリーンエネルギー貯蔵、グリッド電力貯蔵、家庭用太陽光発電システムなどに使用されます。

リチウム電池は今後さらに普及すると考えられています

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