6 つの主要な種類のリチウム

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リチウムイオン電池は、電気自動車 (EV) やエネルギー貯蔵システムに電力を供給する主要な技術として、クリーン エネルギーへの移行の中心にあります。

ただし、リチウムイオン電池にはさまざまな種類があり、それぞれに長所と短所があります。

上のインフォグラフィックは、Miao らの研究に基づいた 6 つの主要なリチウムイオン正極技術間のトレードオフを示しています。 そしてバッテリー大学。 これは、私たちの 2 つのインフォグラフィックのうちの 1 つ目ですバッテリーテクノロジーシリーズ。

6 種類のリチウムイオン電池はそれぞれ異なる化学組成を持っています。

ほとんどのリチウムイオン電池の負極はグラファイトでできています。 通常、カソードの鉱物組成が変化し、バッテリーの化学的性質に違いが生じます。

カソード材料には通常、ニッケル、マンガン、コバルト、鉄などの他の鉱物とともにリチウムが含まれています。 この構成により、最終的にバッテリーの容量、電力、性能、コスト、安​​全性、寿命が決まります。

それを念頭に置いて、6 つの主要なリチウムイオン正極技術を見てみましょう。

NMC 正極には通常、ニッケルが多く含まれており、これによりバッテリーのエネルギー密度が向上し、EV の航続距離が長くなります。 ただし、ニッケル含有量が高いとバッテリーが不安定になる可能性があるため、熱安定性と安全性を向上させるためにマンガンとコバルトが使用されます。 いくつかの NMC の組み合わせが商業的な成功を収めています。NMC811(ニッケル 80%、マンガン 10%、コバルト 10% で構成)、NMC532、 そしてNMC622。

NCA バッテリーは、高いエネルギー密度や比出力など、ニッケルベースの利点を NMC と共有しています。 NCA は安定性を高めるためにマンガンの代わりにアルミニウムを使用しています。 ただし、NCA 正極は他のリチウムイオン技術に比べて安全性が低く、高価であり、通常は高性能 EV モデルでのみ使用されます。

LFP バッテリーは、ニッケルとコバルトの代わりに鉄とリン酸塩を使用しているため、ニッケルベースのバッテリーよりも製造コストが安くなります。 ただし、提供する比エネルギーは低く、標準または短距離の EV により適しています。 さらに、LFP は最も安全な化学物質の 1 つと考えられており、寿命が長いため、エネルギー貯蔵システムでの使用が可能になります。

LCO バッテリーはエネルギー密度が高いですが、寿命が比較的短い、熱安定性が低い、比出力が限られているなどの欠点があります。 したがって、これらのバッテリーは、比較的少量の電力を長時間供給できる、スマートフォンやラップトップなどの低負荷アプリケーションによく選ばれています。

マンガンスピネル電池としても知られる LMO 電池は、安全性が強化され、高速充電および放電機能が備わっています。 EV では、LMO 正極材料が NMC と混合されることが多く、LMO 部分が加速時に高電流を供給し、NMC により航続距離の延長が可能になります。

カソード組成が違いを生む上記の他の化学反応とは異なり、LTO バッテリーはリチウム酸化物とチタン酸化物で作られた独自のアノード表面を使用します。 これらのバッテリーは、極端な温度下でも優れた安全性と性能を発揮しますが、容量が低く、比較的高価であるため、大規模な使用は制限されています。

主要な 6 種類のリチウムイオン電池について理解できましたが、EV 市場を支配しているのはどれでしょうか。また、将来的にはどのように変化するのでしょうか?

詳細については、続報をお待ちくださいパート2のバッテリーテクノロジーシリーズ, ここでは、2021 年から 2026 年の予測市場シェア別に上位の EV バッテリーの化学的性質を見ていきます。

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