バッテリー集電装置

 

集電体は、リチウムイオン電池に不可欠な部品の1つであり、活物質を担持するだけでなく、電極活物質によって生成された電流を収束して出力することができ、リチウムイオン電池の内部抵抗を下げるのに役立ちます。バッテリーのクーロン効率、サイクル安定性、および乗算器のパフォーマンスを向上させます。

 

リチウムイオン電池集電体

 

原則として、理想的なリチウムイオン電池液コレクターは次の条件を満たす必要があります。(1) 高い導電性。(2) 良好な化学的および電気化学的安定性。(3) 機械的強度が高い。（４）電極活物質との相溶性、結合性が良好である。(5) 安価で入手が容易。(6) 軽量であること。

 

現在、リチウムイオン電池の集電体として使用できる材料としては、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレスなどの金属導体材料、カーボンなどの半導体材料、複合材料などが挙げられます。

 

2.1 銅コレクター

銅は銀に次ぐ電気伝導性を有する優れた金属導体であり、資源が豊富で安価で入手しやすい、延性に優れるなど多くの利点を持っています。ただし、銅は高電位では酸化しやすいため、黒鉛、シリコン、錫、コバルト錫合金などの負極活物質の集電体としてよく使用されます。一般的な銅コレクターには、銅箔、銅発泡体、銅メッシュ、および三次元銅ナノアレイ コレクターが含まれます。

 

2.2 アルミニウムコレクター

金属アルミニウムは銅に比べて導電率が低いですが、同じ電力を供給する場合、アルミニウム線の質量は銅線の半分でしかなく、アルミニウム集電体の使用が貢献していることは間違いありません。リチウムイオン電池のエネルギー密度の増加。また、アルミニウムは銅に比べて価格が手頃です。リチウムイオン電池の充放電過程において、アルミニウム箔集電体の表面に緻密な酸化皮膜が形成され、アルミニウム箔の耐食性が向上するため、正極の集電体としてよく使用されています。リチウムイオン電池。

 

2.3 ニッケルコレクター

比較的言えば、ニッケルは卑金属であり、比較的安価であり、良好な導電性を有し、酸およびアルカリ溶液中でより安定であるため、正極および負極の両方の集電体として使用することができる。リン酸鉄リチウムなどの正極活物質と、酸化ニッケル、硫黄、炭素およびシリコン複合材料などの負極活物質の両方に適合します。ニッケル集電体の形状は通常、発泡ニッケルとニッケル箔の2種類があります。

 

2.4 ステンレス製コレクター

ステンレス鋼は、ニッケル、モリブデン、チタン、ニオブ、銅、鉄などの元素を含む合金鋼です。良好な導電性と安定性があり、空気、蒸気、水などの弱い腐食性媒体の化学的攻撃に耐えることができます。また、ステンレス鋼の表面には、表面を腐食から守る不動態皮膜が形成されやすいのも特徴です。ステンレス鋼は、表面を腐食から守る不動態皮膜が形成されやすく、銅よりも薄く加工できるため、低コスト、工程が簡単、大量生産できるという利点があります。ステンレス鋼は正極または負極集電体として使用できます。一般的なステンレス鋼集電体には、ステンレス鋼メッシュと多孔質ステンレス鋼の 2 種類があります。

 

2.5 カーボン流体コレクター

正極または負極の流体コレクターとしての炭素材料は、金属コレクターの電解腐食を回避でき、資源が豊富で、加工が容易で、抵抗率が低く、環境に害がなく、価格が低いなどの利点があります。

 

カーボンファイバークロスは、優れた柔軟性、導電性、電気化学的安定性を備え、フレキシブルリチウムイオン電池の集液材として使用できます。カーボンナノチューブは炭素コレクターの別の形式であり、金属コレクターと比較すると、その明らかな利点は軽量であり、バッテリーのエネルギー密度を大幅に向上させることができます。

 

2.6 複合流体コレクター

銅コレクタ、アルミニウムコレクタ、ニッケルコレクタ、ステンレス鋼コレクタ、カーボンコレクタなどの単一コレクタに加えて、近年では複合コレクタも学者の研究関心を引き起こしています。導電性樹脂、カーボンコートアルミ箔、チタンニッケル形状記憶合金。

 

集電体はリチウムイオン電池に欠かせない重要な部品の一つで、電極活物質の担持と出力電流の収集という複数の機能を持っています。異なる材料と製造プロセスで製造された集電体は異なる特性を持ち、リチウムイオン電池に異なる影響を与えます。

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