新エネルギー技術は21世紀のハイテク技術として認められています。 新エネルギー分野の重要な部分として、電池産業は世界経済の発展における新たなホットスポットとなっています。 現在、リチウムイオン電池は重要なエネルギー源として広く使用されています。 電子通信であろうと交通であろうと、彼女は非常に重要な役割を果たしており、幅広い用途の見通しを持っています。
リチウムイオン電池は一種の二次電池です。 リチウム電池をベースに開発された新しいタイプの電池です。 それは主に作用するために正極と負極の間を移動するリチウムイオンに依存しています。 １９７０年代以来、負極としてリチウム金属を使用する様々な高比エネルギーリチウム一次電池が導入され、広く使用されてきた。
リチウムイオン電池は、高い動作電圧、高い比エネルギー、大容量、小さな自己放電、優れたサイクル、長い耐用年数、軽量および小型を有する。 それは現代の高性能電池の代表であり、携帯電話やノートパソコンのような携帯用電子機器です。 理想的な電源は、将来的には電気自動車やコードレス電動工具の主電源の1つになると期待されています。
中国のリチウムイオン電池産業の発展の歴史は長くはありませんが、急速に発展しています。 2012年、中国のイオン電池の総生産量は41.8億に達した。 国際的なリチウムイオン電池市場では、中国、日本、韓国が3つの足を立てた状況を形成しています。 中国のリチウムイオン電池産業の技術開発は、外国の成熟した技術を模倣することから始まりました。 プロセスでは、プロセスの革新は中国のリチウムイオン電池業界の初期の発展の主な成果です。 近年、技術革新への投資の増加に伴い、中国リチウムイオン電池産業は、技術革新の観点から急速に発展し、基本的な産業のコア競争力を形成し、特定の分野で特定の技術的優位性を蓄積している。
リチウムイオン電池材料の研究状況と開発動向
リチウムイオン電池の主な構造は、正極、負極、リチウムイオンを伝導することができる電解質、および正極と負極を分離するセパレーターである。 リチウムイオン電池の電気化学的性能は、主に使用される電極材料および誘電体材料の構造および特性に左右される。 特に、電極材料の選択と品質は、リチウムイオン電池の特性と価格を直接左右します。
現在、リチウムイオン電池のカソード材料に関する研究は、主にコバルト酸リチウムおよびニッケル酸リチウムに集中している。 同時に、いくつかの新しいカソード材料（例えば、Ｌｉ − Ｍｎ − Ｏ材料および導電性ポリマー）の台頭もまた、リチウムイオン電池用のカソード材料である。 この開発は新しい活力を注入し、高電圧、高比容量および良好なサイクル性能を有するリチウムイオン二次電池カソード材料を開発するための新しいシステムを見出すことはこの分野における重要な研究内容である。 現在、リチウムイオン電池の正極材料は、依然としてＬｉＣｏＯ ２、ＬｉＮｉＯ ２、ＬｉＭｎ ２ Ｏ ４などの遷移金属酸化物およびそれらの複合材料である。 2005年から2010年まで、高エネルギー密度ポリマーカソード材料ならびに有機硫化物および無機硫化物がリチウムイオン電池になる。 新世代のカソード材料 リチウムイオン電池の負極材料は、主に、炭素材料、リチウム金属合金、金属酸化物、金属窒化物、ナノシリコーンなどを含む。これらの中で、炭素材料は、商業用途の主な負極材料であり、そしてリチウム金属合金およびナノは、 - シリコンは研究開発のホットスポットとなっています。 。 リチウムイオン電池の電解質材料は、主にその溶媒を無水有機物に電気分解するために使用され、それらのほとんどは、ＥＣ − ＤＭＣとＰＣ − ＤＭＣのような混合溶媒を使用する。 ＬｉＰＦ ６は最も一般的に使用されている導電性塩である。
リチウムイオン電池のカソード材料については、リチウムコバルト酸化物カソード材料は、将来において依然として強い活力を有する。 現在市販されているリチウムイオン電池システムでは、コバルト酸リチウム電池は、それらの高い充電カットオフ電圧および高電圧固体密度に依存している。 利点は、ハイエンド3C電池製品にはまだ好ましい電池システムです。 一方、層状LiN x Co 1-x-y Mn y O 2カソード材料は、高いエネルギー密度を有するだけでなく、材料の安全性、サイクル安定性、高温性能および製造コストの特性も有する。 比較的優秀です。 世界で使用されているカソード材料の割合は年々増加している。 それはリチウムコバルト酸化物材料のいくつかの用途を徐々に置き換えるだけでなく、新しいエネルギーの自動車用パワーバッテリーの用途においても出現した。 それは将来最も有望なカソード材料の一つです。 近い将来、リチウムイオン線カソード材料の主流は依然としてコバルト酸リチウムとLiNixCo1-x-yMnyO2材料によって支配されています。 リン酸鉄リチウムおよびスピネルマンガン系材料は、より低い製造コストおよび資源上の利点を有するだけでなく、優れた安全性およびサイクル安定性も有する。 それらは電力電池、特にＬｉＮｉ ０．５ Ｍｎ １．５ Ｏ ４ ／ Ｌｉ ４ Ｔｉ ５ Ｏ １２のための好ましいカソード材料である。 システムパワーバッテリーは急速な充電と放電を達成することができ、それは将来の新エネルギー自動車パワーバッテリーの主流の方向性の一つです。 高エネルギー密度のＮＣＡカソード材料は、ハイエンドの３Ｃ製品電池および新エネルギーの自動車用電力電池に使用されているが、高コスト、過酷な電池製造環境および他の要因がその広範な用途を制限している。 リン酸鉄リチウム、マンガン酸カリウム、およびＮＣＡカソード材料は、現在のカソード材料構造において常に一定の位置を占めてきた。 層状リチウムリッチマンガン系材料は、最高のエネルギー密度を有する次世代の工業化カソード材料であり、市場には広い応用見通しがある。 しかしながら、それ自身の構造上の問題によって引き起こされる高い不可逆容量および劣ったレート性能の問題は、依然として研究者によって実行される必要がある。 詳細な研究
1990年代にリチウムイオン電池が商品化されて以来、炭素材料はリチウムイオン電池に広く使用されてきており、リチウムイオン電池の重要な基礎材料であり続けるでしょう。 新しいカーボンアノードでは、将来の開発は、将来の電力および高エネルギー電池のニーズを満たすために、高出力グラファイトアノードおよび非グラファイト高容量カーボンアノードに焦点を合わせるであろう。 炭素導電剤は電池性能に重要な影響を及ぼす。 新しい導電剤の研究は、カーボンナノチューブやグラフェンのような新しい炭素材料を配合することによって得られる、高イオン性から特徴的なカーボンブラックおよび複合導電剤の開発に焦点を合わせます。 カーボンナノチューブ複合導電剤は、特殊で二次元の柔軟な構造のため、リチウムイオン電池の分野で近年広く使用されている。 カーボンナノチューブおよびグラフェン複合電極材料は、適切な電気化学的性能によって改良されそして使用において最適化された後に、大容量リチウムイオン電池およびリチウムイオンパワー電池において広く使用されることが期待される。
リチウムイオン電池市場の現状と開発動向
リチウムイオン電池市場は、常に3つの主要市場に分けることができます。家電市場、電気自動車市場、産業用およびエネルギー貯蔵アプリケーション市場です。 前者は一般的に3C小型リチウムイオン電池市場と呼ばれ、後者の2つはパワーリチウムイオン電池市場です。
リチウムイオン電池産業の発展は、20年以上にわたり3C産業に集中しており、純粋な電気自動車とハイブリッド車をカバーする、より大きなエネルギー貯蔵およびパワー電池（瞬間的に大電流を必要とする）の市場ではあまり使われていない。電気自動車。 自動車、中型および大型のUPS、太陽エネルギー、大型エネルギー貯蔵電池、電動工具、電動二輪車、電動自転車、航空宇宙機器および航空機用電池。 主な理由の1つは、過去にリチウム電池に使用されていたリチウムコバルト酸化物カソード材料（最も一般的なリチウムイオン電池であるLiCoO2）が高価であり、そしてパンク、衝突、高温および高温などの特殊環境に適用するのが難しいことです。低温。 さらに重要なことに、それは人々の安全に対する絶対的な要求を満たさないことに対して批判されてきました。 同僚は、リチウムコバルト酸化物電池は急速充電の目的を達成することはできず、完全に二次汚染を回避し、過充電や過放電を防ぐために保護回路を設計する必要があります。 globalブランドNB業界は、リサイクルに大きく投資してきました。
現在、世界および中国のリチウムイオン電池の販売は主にコンシューマエレクトロニクス市場に集中していますが、その市場シェアは減少しています。 2012年には、世界で販売されている38.176百万kWhのリチウムイオン電池の72.28％が家庭用電化製品市場にありました。 中国市場では、この比率は65.40％でした（リチウムイオン電池の総売上高は6,620万kWh）。 2012年の世界の携帯電話用リチウムイオン電池の総量は108,600,100 kWhで、2011年の1億9,420万kWhを下回りました。しかし、中国市場では、携帯電話用のリチウムイオン電池の総数は6.30％増加した。 中国では、スマートフォンが急速に従来のフィーチャーフォンに取って代わりつつあります。 現在、ほとんどのスマートフォンは1日未満で電池チューブを装備しています。つまり、リチウムイオン電池のエネルギー密度が2倍になっても、需要を満たすことは困難です。 したがって、しばらくの間は、家電がいつでも充電しているモバイル電源市場は急速に成長するでしょう。 2012年には、世界で122万kWhの移動式リチウムイオン電池の需要が80％以上が中国で生産されており、そのうち中国市場では5220万kWhが消費されています。 中国のタブレットPC市場も急速かつ着実に成長しています。 年間成長率は世界平均を上回っています。 タブレットPCの売上が急増したことが、リチウムイオン電池の売上を直接押し上げました。 2012年、中国のタブレットPC用リチウムイオン電池の販売量は284,900に達しました。 kWh、91.97％の増加。
産業用およびエネルギー貯蔵市場で使用されるリチウムイオン電池は、主に3つのカテゴリに分類されます。電動工具、モバイル基地局の電源、および風力発電です。 2012年、世界の産業用エネルギー貯蔵市場におけるリチウムイオン電池の総需要は12.35％を占める4736万kWhを消費しました。 中国の市場はリチウムイオン電池の合計731,500キロワット時を消費し、その割合は世界よりも高い15.65パーセントです。