全固体二次電池の研究 -リチウムイオン電池装置

リチウムイオン電池メーカーは、全固体二次電池の利点と材料研究について簡単に話します。最も潜在的な電気化学エネルギー貯蔵デバイスとして、全固体リチウムイオン電池は近年広く注目されています。サイクル性や安全性などの包括的な技術指標の改善により、全固体二次電池の応用市場は徐々に拡大し、全固体リチウムイオン電池は次世代のパワーリチウムイオン電池メーカーの主要な技術ルートになると期待されています。

全固体二次電池の利点

近年、電気自動車の台頭や再生可能エネルギー発電のための大型蓄電デバイスの緊急ニーズに伴い、リチウムイオン電池の研究が再び熱くなり、安全で大容量、高出力、長寿命の二次電池の開発が注目されています。リチウムイオン電池の新しい形態として、全固体二次電池は基本的にリチウムイオン電池のエネルギー密度が高いという利点があります。さらに、全固体二次電池には次の利点もあります。

(1)高い安全性能

液体電解質には可燃性の有機溶剤が含まれているため、内部短絡が発生したときに急激な温度上昇が発生すると、燃焼や爆発が発生しやすくなります。温度上昇や短絡に耐える安全装置構造を設置する必要があります。これはコストを増加させますが、それでも安全上の問題を完全に解決することはできません。質問。世界最高のBMSを持っていると主張するテスラは、今年だけで中国で2台のモデルS車で重大な火災事件を経験しました。そのため、無機固体電解質をベースとした全固体リチウム二次電池は、高い安全特性を有することが期待されている。(リチウムイオン電池装置)

(2)高エネルギー密度

現在、市場で使用されているリチウムイオン電池セルのエネルギー密度は最大約260Wh / kgに達し、開発中のリチウムイオン電池のエネルギー密度は300〜320Wh / kgに達する可能性があります。全固体リチウムイオン電池の場合、負極に金属リチウムを用いると、電池のエネルギー密度は300-400Wh/kg以上になると予想される。全固体二次電池は、より高い出力密度を達成することが期待されています。固体電解質は、リチウムイオンを単一のキャリアとして使用し、濃度分極を持たないため、高電流条件下で動作し、バッテリーの出力密度を高めることができます。

(3)長いサイクル寿命

固体電解質は、液体電解質が固体電解質界面膜を連続的に形成および成長すること、および充放電プロセス中にリチウムデンドライトがセパレータを貫通する問題を防ぎ、金属リチウムイオン電池のサイクル性と耐用年数を大幅に改善する可能性があります。

(4)広い動作温度範囲

全固体リチウムイオン電池がすべて無機固体電解質を使用する場合、最高使用温度は300°C以上に上昇することが予想されます。現在、大容量の全固体リチウムイオン電池の低温性能を向上させる必要があります。特定の電池の動作温度範囲は、主に電解液の高温および低温特性と界面抵抗に関連しています。

(5)広い電気化学窓

全固体二次電池は、電気化学的安定性ウィンドウが広く、5Vに達する可能性があります。高電圧電極材料に適しており、エネルギー密度をさらに高めることができます。窒化リン酸リチウムをベースにした現在の薄膜リチウムイオン電池は、4.8Vで動作できます。

(6)柔軟性がある

全固体二次電池は、コンパクトな構造、調整可能なスケール、および高い設計の自由度という特徴も備えています。全固体電池は、マイクロエレクトロニクスデバイスの駆動に使用される厚さわずか数ミクロンの薄膜電池として設計することも、電気自動車、グリッドエネルギー貯蔵などの分野の駆動に使用されるマクロサイズの電池にすることもできます。これらのアプリケーションでは、バッテリーの形状は、特定のニーズに応じて設計することもできます。

全固体リチウムイオン電池のキーマテリアルに関する研究

高分子固体電解質

ポリマー固体電解質(SPE)は、ポリマーマトリックス(ポリエステル、ポリアーゼ、ポリアミンなど)とリチウム塩(LiClO4、LiAsF4、LiPF6、LiBF4など)で構成されています。軽量で粘弾性が良いため、加工性能などに優れ、広く注目を集めています。