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セルギイ・カルナウスら 全固体電池: 整備士の重要な役割。科学。381、1300 (2023)。 リチウム金属アノードを備えた全固体電池には、エネルギー密度が高く、寿命が長く、動作温度が広く、安全性が向上する可能性があります。研究の大部分は、材料と界面の輸送速度論と電気化学的安定性の改善に焦点を当てていますが、材料力学の調査を必要とする重大な課題もあります。固体-固体界面を備えた電池では、機械的接触、および固体電池の動作中の応力の発生が、これらの界面での安定した電荷移動を維持するための電気化学的安定性と同じくらい重要になります。このレビューでは、通常および長期間のバッテリー サイクルから生じるストレスと歪み、およびストレスを軽減するための関連メカニズムに焦点を当てます。その一部はバッテリーの故障につながります。 背景 全固体電池 (SSB) には、日常の電話や電気自動車に使用...
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硫化物系全固体リチウム電池負極の最近の進歩 —— パート 1リチウム金属負極 著者： JIA Linan、DU Yibo、GUO Bangjun、ZHANG Xi 1. 上海交通大学機械工学部、上海 200241、中国 2. 上海宜利新能源科技有限公司 、上海201306、中国 抽象的な 全固体リチウム電池 (ASSLB) は、現在の液体リチウム電池よりも高いエネルギー密度と安全性を示し、次世代エネルギー貯蔵デバイスの主な研究方向となっています。硫化物固体電解質（SSE）は、他の固体電解質と比較して、超高イオン伝導度、低硬度、加工容易、界面接触良好などの特徴を有しており、全固体電解質を実現するための最も有望な手段の一つです。 -状態のバッテリー。ただし、アノードと SSE の間には、界面副反応、剛性接触不良、リチウムデンドライトなど、用途を制限する界面の問題がいくつかあります。この研究では...
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前回の記事からの続きです 硫化物系全固体リチウム電池負極の最近の進歩 —— パート 2 その他の陽極 著者: JIA Linan、DU Yibo、GUO Bangjun、ZHANG Xi 1. 上海交通大学機械工学部、上海 200241、中国 2. 上海宜利新能源科技有限公司 、上海201306、中国 リチウム合金負極 界面副反応が激しいため、純粋なリチウムを短期的に硫化物固体電解質に直接使用することは困難であるため、リチウム合金材料はより魅力的な選択肢となります。金属リチウムアノードと比較して、リチウム合金アノードは界面の濡れ性を改善し、界面副反応の発生を抑制し、固体電解質界面の化学的および機械的安定性を高め、リチウムデンドライトの成長によって引き起こされる短絡を回避できます。同時に、液体リチウムイオン電池と比較して、合金負極は全固体電池においてより高いエネルギー密度とより優...
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P2-Nax[Mg0.33Mn0.67]O2 ナトリウムイオン電池正極材料の電気化学的活性 著者: ZHANG Xiaojun 1、LI Jiale 1,2、QIU Wujie 2,3、YANG Miaosen 1、LIU Jianjun 2,3,4 1. バイオマスのクリーン変換と高価値利用のための吉林省科学技術センター、東北電力大学、吉林省132012、中国 2. 高性能セラミックスおよび超微細微細構造の国家重点研究所、中国科学院、上海陶磁器研究所、上海200050、中国 3. 中国科学院大学材料科学および光電子工学センター、北京 100049、中国 4. 中国科学院大学杭州高等研究所化学材料科学部、杭州310024、中国 抽象的な ナトリウムイオン電池は、低コストで原材料が広く流通しているという利点があるため、リチウムイオン電池の正極材料の最良の代替材料と考えられています。層状構造を...
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リチウム硫黄電池におけるホウ素系材料の最近の進歩 著者:李高蘭、李紅陽、曾海波 MIIT Key Laboratory of Advanced Display Materials and Devices, Institute of Nano Optoelectronic Materials, Institute of Materials Science and Engineering, School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094 抽象的な リチウム硫黄 (Li-S) 電池は、その高エネルギー密度と低コストにより、次世代の電気化学エネルギー貯蔵技術の開発において重要な役割を果たします。しかし、その実用化は、変換反応の反応速度の...
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1. リン酸鉄マンガンリチウムとは何ですか? リン酸鉄マンガンリチウムは、リン酸鉄リチウムに一定量のマンガン元素をドープして形成された新しい正極材料です。マンガン元素と鉄元素のイオン半径と一部の化学的性質が似ているため、リン酸鉄マンガンリチウムとリン酸鉄リチウムは構造が似ており、どちらもオリビン構造を持っています。リン酸マンガン鉄リチウムは、エネルギー密度の観点からはリン酸鉄リチウムよりも優れており、「リン酸鉄リチウムの改良版」とされています。 リン酸鉄マンガンリチウムは、リン酸鉄リチウムのエネルギー密度のボトルネックを突破することができます。現在、リン酸鉄リチウムの最大エネルギー密度は161～164Wh/kg程度で安定している。より高いエネルギー密度を有するリン酸塩ベースの材料であるリン酸鉄マンガンリチウムの応用は、リン酸鉄リチウムのエネルギー密度のボトルネックを打破するのに役立ち、工業...
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著者: XIA Qiuying、SUN Shuo、ZAN Feng、XU Jing、XIA Hui 南京科学技術大学材料科学工学院、南京210094、中国 抽象的な 全固体薄膜リチウム電池（TFLB）は、マイクロエレクトロニクスデバイスにとって理想的な電源とみなされています。しかし、アモルファス固体電解質のイオン伝導率は比較的低いため、TFLB の電気化学的性能の向上には限界があります。この研究では、TFLB 用の固体電解質として、マグネトロン スパッタリングによってアモルファス酸窒化リチウム シリコン (LiSiON) 薄膜を作製します。最適化された堆積条件により、LiSiON 薄膜は室温で 6.3×10-6 S・cm-1 の高いイオン伝導率と 5 V を超える広い電圧ウィンドウを示し、TFLB に適した薄膜電解質となります。MoO3/LiSiON/Li TFLB は、大きな比容量 (5...
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近年、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3、Li2S-P2S5、Li(10±1)MP2S12(M=Ge、Si、Sn、Al、P)、Li6PS5X(X)などの硫化物固体電解質の開発が急速に進んでいます。 =Cl、Br、I）。特に、Li10GeP2S12（LGPS）に代表されるチオLISICON構造硫化物は、室温で液体電解質を超える12mS/cmという極めて高いリチウムイオン伝導度を示し、固体電解質の固有伝導度が不十分であるという欠点を部分的に解決しました。 図1(a)は2.2cm×2.2cmのLi1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3を用いた全固体リチウム電池を示しています。これは、ガラスセラミック固体電解質シート、LiFePO4 正極材料、PEO ベースのポリマー修飾層、および金属リチウム負極から組み立てられています。室温で正常に放電し、LEDライトを点灯できます。そのコアコンポーネントの...
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円筒形セル、パウチセル、角形セルの 3 つのシェルタイプの中で、角形セルが最も高い汎用性と市場シェアを持っています。しかし、電池を分解して内部プロセス設計を検討する場合、ショートさせず、内部構造に影響を与えず、安全性を確保する必要があります。どのように分解すればよいでしょうか？ 1。目的 安全、正確かつ効果的な分解仕様を確保するために、単一角柱セル サンプルの分解をガイドします。 2. 分解方法と要件 2.1 環境の解体。 バッテリーセルの分解は、次の条件下で実行する必要があります。 温度：25℃±5℃ 相対湿度: ≤30%RH 気圧：86KPa～106Kpa 2.2 解体現場の要件 ａ．解体現場には、消火設備、警報設備、緊急設備などの安全対策を講じる必要があります。 b. 解体現場は強化され、漏れのない環境保護設備が備えられている必要があります。 c. 解体現場は乾燥した状態に保つ必要が...
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電池電極のカレンダー加工工程
Mar 06 , 2024
カレンダー加工とは： バッテリー電極のカレンダー加工は、リチウムイオンバッテリーの製造プロセスにおける重要なステップであり、その目的は、設計要件を満たす電極を得ることです。カレンダー加工は必要な工程です。電極を塗布し乾燥させた後、活物質と集電箔との間の剥離強度は低い。このとき、活物質と箔の結合強度を高め、電解液浸漬時や電池使用時の剥離を防ぐためにカレンダー加工が必要です。 カレンダーの目的: カレンダー加工により、電極の表面は滑らかで平坦に保たれます。電極表面のバリがセパレータを突き破ることによる電池の短絡を防止し、電池のエネルギー密度を向上させます。カレンダー加工プロセスは、電極集電体にコーティングされた電極材料を圧縮することができるため、電極の体積が減少し、電池のエネルギー密度が増加し、リチウム電池のサイクル寿命と安全性能が向上します。 1 回目のカレンダー処理と 2 回目のカレン...
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全固体電池用固体電解質4種類
Mar 18 , 2024
全固体電池が業界のトレンドになっているのはなぜですか? 高いセキュリティ: 液体電池の安全性の問題は常に批判されてきました。電解液は高温や強い衝撃を受けると容易に引火します。高電流下では、リチウム樹枝状結晶がセパレータを突き破って短絡を引き起こすこともあります。場合によっては、電解質が高温で副反応を起こしたり、分解したりすることがあります。液体電解質の熱安定性は 100°C までしか維持できませんが、酸化物固体電解質は 800°C に達し、硫化物やハロゲン化物は 400°C に達することもあります。固体酸化物は液体よりも安定しており、固体であるため耐衝撃性は液体よりもはるかに高くなります。したがって、全固体電池は人々の安全に対するニーズを満たすことができます。 高いエネルギー密度： 現在のところ、固体電池は液体電池を超えるエネルギー密度を達成していませんが、理論的には固体電池は非常に高いエ...
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角形セルでも円筒形セルでも、溶接は電池製造における重要なプロセスの 1 つです。リチウム電池の生産ラインでは、溶接プロセスの生産セクションは主にセルの組み立てとパックラインのセクションに集中しています。以下の図を参照してください。 溶接工程の詳細を簡単に説明します 1. 安全ベント溶接 圧力リリーフバルブとしても知られる安全ベントは、バッテリーの上部カバーにある薄肉のバルブ本体です。バッテリーの内圧が規定値を超えると、安全弁が破裂して圧力を開放し、バッテリーの破裂を防ぎます。安全ベントは独創的な構造になっています。通常、レーザー溶接を使用して、特定の形状の 2 枚のアルミニウム金属シートを固定します。電池の内圧が一定値まで上昇すると、アルミシートが設計上の溝位置から破断し、電池のさらなる膨張や爆発を防ぎます。したがって、このプロセスにはレーザー溶接技術に対する非常に厳しい要件が求められます...
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リチウムイオン電池の負極材料の分類 リチウムイオン電池の主要材料の一つである負極材料は、複数の条件を満たす必要があります。 Li の挿入および脱離反応は酸化還元電位が低いため、リチウムイオン電池の高出力電圧を満たすことができます。 Li の挿入および脱離のプロセス中、電極電位はほとんど変化しないため、電池が安定した動作電圧を得るのに有利です。 リチウムイオン電池の高エネルギー密度を満たす大きな可逆容量。 Li 脱離プロセス中の構造安定性が優れているため、バッテリーのサイクル寿命が長くなります。 環境に優しく、製造時やバッテリーの廃棄時に環境汚染や中毒が発生しません。 準備工程が簡単でコストが安い、資源が豊富で入手しやすい、など。 技術の進歩と産業の高度化に伴い、負極材料の種類も増加しており、新しい材料が常に発見されています。 負極材料の種類は、炭素と非炭素に分類できます。炭素には、天然黒鉛...
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この記事では、ゼロ電圧の原因を分析します。電極バリによるバッテリーの電圧ゼロ現象に着目。ショートの原因を特定することで、問題を正確に解決し、生産時の電極バリ管理の重要性をより深く理解することを目指しています。 実験 1. 電池の準備 この実験では、正極活物質としてリチウム ニッケル コバルト マンガン酸塩材料 (NCM111) を使用します。正極活物質、ＳＰカーボンブラック、ＰＶＤＦバインダー、およびＮＭＰ溶媒を質量比６６：２：２：３０で混合してスラリーを作製する。このスラリーを厚さ１５μｍのカーボンコートアルミ箔上に塗布し、片面の塗布量は２７０ｇ／ｍ ２ とした。正極を温度（120±3）℃のオーブンに入れて24時間乾燥させた後、電極の圧縮密度が3.28g/cm3になるようにカレンダー加工を行います。負極活物質にはチタン酸リチウム材料Li4Ti5O12を使用しています。負極活物質、ＳＰカー...
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レーザークリーニングの原理は、エネルギー密度が高く、方向を制御でき、収束力が強いというレーザー光の特性を利用することです。レーザーは、ワークピースベースに付着した油汚れ、錆びスポット、ほこり残留物、コーティング、酸化層またはフィルム層などの汚染物質と相互作用し、瞬間的な熱膨張、溶融、ガス揮発などの形でワークピースベースから分離されます。レーザー洗浄プロセス全体は複雑であり、レーザー蒸発分解、レーザー切断、汚染粒子の熱膨張、基板表面の振動、汚染物質の除去に大別できます。現在、レーザーアブレーション洗浄法、液膜支援レーザー洗浄法、レーザー衝撃波洗浄法などがあり、金属、合金、ガラス、各種複合材料などの通常の基板表面を安定かつ効果的に洗浄することができます。 項目を比較する レーザークリーニング 化学洗浄 機械研削 洗浄方法 非接触レーザー 接触式化学洗浄剤 接触式メカニカル、サンドペーパー ダメ...
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リチウムイオン電池の巻き取り工程は、巻き取り機の巻き針機構を通して、正極シート、負極シート、セパレータを一緒に巻き取る工程です。隣接する正極シートと負極シートは、短絡を防ぐためにセパレータによって隔離されています。巻き取った後、ゼリーロールは広がるのを防ぐために終端テープで固定され、次の工程に流れます。この工程で最も重要なことは、正極と負極の間に物理的な接触短絡がないこと、および負極シートが水平方向と垂直方向の両方で正極シートを完全に覆うことができることを確認することです。大量の実験データから、ゼリーロールの品質が最終完成電池の電気化学性能と安全性能に大きな影響を与えることがわかります。これに基づいて、リチウムイオン電池の巻き取り工程におけるいくつかの重要な焦点と注意事項を整理し、「リチウムイオン電池巻き取り工程ガイド」を作成しました。巻き取り工程での誤った操作を可能な限り回避し、品質要件...
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面密度（mg/cm 2）：面密度とは単位面積あたりの質量のことで、この場合は（体積を無視した領域の単位面積あたりの質量）となります。 圧縮密度（g/cm 3）：圧縮密度は単位体積中に含まれる質量を示し、物質自体の特性と大きく関係します。 厚さ：素材と箔の合計の厚さは、一般的にミクロン（μm）で表されます。 面密度（g/cm 3）= 圧縮密度（mg/cm 2）/厚さ（μm） リチウムイオン電池の面密度設計のポイント： 一般的に、電池を設計する際には容量を決定します。このとき、材料のグラム容量と活性物質の割合に基づいて、層数と面密度が決定されます。 たとえば、電池の両面密度が 30 mg/cm 2、圧縮密度が 2.5 g/cm 3であると判断すると、その厚さを計算できます。 厚さ = 面密度 / 圧縮密度 =30mg.cm 2 /2.5 g.cm 3 =120 μm （箔厚を除く） 面密度の単...
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露点とは、水分が凝縮する温度のことです。空気中の水蒸気量が変化しておらず、気圧も一定に保たれている場合、空気が飽和状態まで冷却される温度を露点温度（Td）、または略して露点と呼びます。水蒸気と水が平衡状態に達する温度とも言えます。実際の温度（t）と露点温度（Td）の差は、空気が飽和状態にどれだけ近いかを示します。t＞Tdのとき、空気は不飽和、t＝Tdのとき、空気は飽和、t＜tdのとき、空気は過飽和です。 相対的な大きさ 空気中の水蒸気量 周囲温度 > 露点温度 不飽和 周囲温度 = 露点温度 飽和 周囲温度 < 露点温度 飽和状態 リチウムイオン電池は製造工程中の環境湿度に対して非常に厳しい要件があります。主な理由は、水分制御の喪失や粗大化制御が電解質に重大な悪影響を及ぼすためです。電解質はリチウムイオン電池におけるイオン伝達のキャリアであり、リチウム塩と有機溶媒で構成されてい...
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バッテリーの充電と放電の曲線
Jul 19 , 2024
バッテリーの充放電プロセスでは、充放電深度が変化すると、電圧も常に変化します。容量を水平座標、電圧を垂直座標として使用すると、バッテリーの電気的性能に関する多くの手がかりを含む単純な充放電曲線が得られます。充放電に関係する時間、容量、SOC、電圧などのバッテリーセルパラメータを座標として描画されたこれらの曲線は、充放電曲線と呼ばれます。ここでは、一般的な充放電曲線をいくつか紹介します。 時間-電流/電圧曲線 ● 定電流 定電流充電と放電中は、電流が一定であり、同時にバッテリー端子電圧の変化が収集され、バッテリーの放電特性を検出するためによく使用されます。放電プロセス中、放電電流は変化せず、バッテリー電圧が低下し、放電電力も低下し続けます。サンプル曲線を下図に示します。 ●定電流・定電圧（充電） 定電流充電と比較すると、定電流定電圧充電は充電終了時に定電圧プロセスがあります。充電終了時に、電...
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バッテリーの一貫性の重要性
Aug 12 , 2024
蓄電池の不一致とは、主に電池容量、内部抵抗、温度などのパラメータの不一致を指します。私たちの日常の経験では、乾電池2本をプラスとマイナスの方向に接続すると懐中電灯が点灯しますが、不一致は考慮しません。しかし、蓄電池が蓄電システムで大規模に使用されるようになると、状況はそれほど単純ではありません。不一致の電池を直列と並列で使用すると、次のような問題が発生します。 1. 利用可能な容量の損失 エネルギー貯蔵システムでは、バッテリーセル（つまり、バッテリーセル）が直列に接続されてバッテリーパックを形成し、バッテリーパックが直列に接続されてバッテリークラスターを形成します。複数のバッテリークラスターは、同じ DC バスに並列に直接接続されます。セルの不整合による利用可能な容量の損失の原因には、直列の不整合と並列の不整合があります。 （１）バッテリーパックのシリーズ不一致による損失： バッテリーセル...
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