リチウム電池用陰極材料の開発と現状

現在、リチウム電池のカソード材料は、主にリチウムコバルト酸、リチウムマンガン酸、リン酸鉄リチウムおよび三元材料である。

カソード材料の開発リチウム電池

リチウム電池カソード材料の立ち上がりの最初の段階は、2005年から2011までの酸化コバルト（LCO）によって支配されていた。この段階におけるカソード材料市場は、消費電池によって駆動される。

その単純な製造工程のために、LCOは市場で広く使用されている第1世代のカソード材料となっており、現在では最も成熟した陰極材料として認識されている。この材料は優れたサイクリング特性を有し、高い比エネルギーは高電圧で動作し、充放電時に安定した電圧を維持することができる。しかし、コバルトのコンテンツのために、その価格は高価であり、その比容量は低く、過充電抵抗が低い。この材料の別の致命的な欠点は、その比容量がより高い充電電圧で急速に減衰することです。これは、充電プロセス中にLI +がLCOから解放される必要があるためです。 Li +の量が50％未満であると、材料の構造は安定していることがありますが、Li +の量が50％を超える限り、材料は相変換しやすくなり、これは体積の大きな変化につながります。その結果、材料粒子の粉末が得られます。この時点で充電を続けると、素材内のCOがO2を解放して解放し、電池の比容量は急速に減衰します。その高いコストにもかかわらず、コバルト酸リチウムは依然として小さいリチウム電池用の好ましい正極材料である。リチウムコバルト酸のエネルギー密度は基本的に現在の既存の化学系およびプロセス装置の限界に発展し、その比容量は高圧下での電解質の分解の問題によって制限され、その理論的容量と比較して改善のための大きなスペース。将来的には、電解質技術で飛躍的スルーがなされた場合、酸化コバルトリチウム酸化物の比容量がさらに向上する。

大量の新しいエネルギー車両市場のために、2014年2015年の開発の第2段階で過給したリチウム電池カソード材料、および市場におけるリン酸鉄陰極材料（LFP）の割合は急激に増加しました。

リチウム電池用カソード材料の現状

LFPは安定したオリビン骨格構造を有し、これは依然として高いエネルギー密度、低価格、優れた安全性、長いバッテリー寿命およびその他の特性を有するカソード材料の研究ホットスポットの1つである。しかし、この材料の電圧はわずか約3.3Vです。これは他の正の材料よりも著しく低いため、エネルギー密度も低いことを意味します。同時に、この材料の抵抗率は比較的高く、その導電率は劣るが、良好な電気化学的性能を得るために、この欠点をドーピング法、材料ナノまたはコーティングによって解決することができる。リン酸リチウムは、主に電動工具および電気自動車に使用されている。リン酸リチウムは、その長い電池寿命およびコスト削減のための多くの部屋のために、エネルギー蓄電池のための有望なカソード材料である。将来の方向は、導電性の問題と特許問題を解決することです。