リチウム電池業界の専門知識の普及

リチウム-イオン電池は、正極材料としてリチウム合金金属酸化物、負極材料として黒鉛を使用し、非水電解液を使用する充電可能な二次電池システムの一種です。-その中心的な動作原理は、金属リチウムの酸化還元反応に依存するのではなく、充電および放電中の正極と負極の間のリチウムイオンの可逆的な挿入および脱離に基づいています。これにより、リチウム-イオン電池は、安全性、サイクル寿命、エネルギー密度の点で、従来のリチウム金属電池に比べて大きな利点が得られます。製品形態の観点から見ると、リチウムイオン電池セルはさまざまな種類の電池パックを構成する基本単位です。複数のセルを組み合わせて直列および並列にパッケージすると、リチウム バッテリー パックまたはリチウム- バッテリー パックが形成されます。

 

端末用途のシナリオ向けに、太陽光発電およびエネルギー貯蔵分野向けに開発された特別な製品には、太陽電池製品用リチウムイオン電池、太陽エネルギー貯蔵システム用リチウム電池パック、太陽エネルギーシステム用リチウムイオン電池などがあります。{0}さらに、リチウム スーパーパック バッテリーは、高い信頼性のパッケージングと幅広い温度適応性を備えた特殊なバッテリー製品の一種です。-一方、バッテリー パック キットは、システム インテグレータ向けにモジュラー コンポーネント ソリューションを提供します。工学的分類の観点から、リチウム電池は包装形態に応じて円筒形、角形、ソフトパッケージの 3 つのタイプに分類できます。各形式はグループ化効率、熱放散能力、機械的強度に独自の重点を置いており、さまざまな用途シナリオに適しています。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

リチウム電池には通常、円筒形と角形の 2 つの形状があり、内部にらせん状に巻かれたまたは積層された電極グループがあります。正極は、アルミニウム箔上にコーティングされたコバルト酸化リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または三元材料で構成され、アルミニウム箔は正の集電体として機能します。負極は銅箔上にコーティングされた人造黒鉛または天然黒鉛で構成され、銅箔は負の集電体として機能します。極薄で透過性の高いポリエチレンまたはポリプロピレンの微多孔膜の層が、正極と負極の間の絶縁材料として使用されます。電池内部には有機電解液が充填されています。さらに、バッテリーコアの上部には安全弁と PTC 素子（一部の円筒形タイプに使用）が取り付けられており、バッテリーの異常状態や出力の短絡時にバッテリーが損傷するのを防ぎます。-単一のリチウム-イオン電池の公称電圧は 3.7V です (リン酸鉄リチウム系は 3.2V)。単一のバッテリーの容量には限界があるため、実際のアプリケーションでは、さまざまなデバイスの電圧プラットフォームとエネルギー容量の要件を満たすために、複数のセルを直列に接続して電圧を高めたり、並列に接続して容量を増やしたりすることがよくあります。

 

製造プロセスの観点から見ると、リチウム イオン エネルギー貯蔵システム用バッテリーなどの特殊なエネルギー貯蔵製品の製造には、磁極片のコーティング、圧延、スリット、巻き付け/積層、液体注入、形成、体積分離などの数十のプロセスが必要です。中でもポールピースの製造工程では、膜厚の均一性（公差±1.5μm以内）、ポールピースの位置合わせ（ズレ0.5mm以下）、バリ管理（バリ高さ15μm以下）などの要求が非常に高い。シェルとカバーのシールにはレーザー溶接が使用されます。溶接溶け込みは0.3-0.8mmの範囲内で正確に制御され、貫通気孔やスパッタ欠陥があってはなりません。形成プロセスは、バッテリーを活性化するための最初の電気化学プロセスであり、厳密に温度管理された環境で実行する必要があります。安定した固体電解質界面皮膜の形成を促すため、初回充電電流は通常0.05C～0.1Cに設定されます。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ソーラー ホーム システム リチウム イオン バッテリーは、家庭用太陽光発電システム用に特別に設計されています。その主な要件には、広い動作温度範囲 (-20 度から 60 度)、6,000 回以上のサイクル寿命、屋外設置環境に適応する IP65 以上の保護レベルが含まれます。リチウム太陽電池は、オフグリッド太陽光発電所、通信基地局のバックアップ電源、遠隔地のマイクログリッド システムなどで広く使用されています。-容量仕様は通常 2.5kWh ～ 20kWh で、負荷需要に応じて柔軟に並列拡張できます。大規模エネルギー貯蔵発電所の分野では、太陽エネルギー貯蔵システムのリチウム電池パックはコンテナまたはキャビネットスタイルで配備されます。単一システムの容量は MWh レベルに達する可能性があり、電力網の周波数とピーク規制、再生可能エネルギー網の統合と消費に関与します。

 

太陽エネルギーシステム用リチウムイオン電池は、太陽光発電インバーター、エネルギー貯蔵コンバーター、エネルギー管理システムとの通信互換性を重視しており、通常、CAN バス、RS485、Modbus などの複数のプロトコルをサポートしています。リチウム スーパーパック バッテリーは、優れた低温放電性能 (-30 度の環境でも定格容量の 70% 以上を放電可能) と信頼性の高い密閉構造により、無人基地局、極地科学研究機器、特殊車両などの過酷な作業条件に適しています。-バッテリー パック キットは、システム インテグレーターに標準化されたバッテリー モジュール、BMS スレーブ ボード、構造部品、ワイヤリング ハーネス コンポーネントを提供し、統合開発の複雑さとサイクルを大幅に軽減します。

 

動力電池の分野では、リチウムイオン電池は電気乗用車、電気バス、物流車両、特殊エンジニアリング車両に広く使用されています。{0}エネルギー貯蔵分野は、大規模発電所、産業用および商業用エネルギー貯蔵、家庭用エネルギー貯蔵という 3 つの主要な市場セグメントをカバーしています。家電分野には、スマートフォン、ラップトップ、ウェアラブルデバイス、ドローンなどが含まれます。上記タイプの用途の最終製品形態として、リチウムイオン電池パックの設計では、エネルギー密度、電力密度、熱管理、機械的保護、電気的安全性などの多次元指標を包括的に考慮する必要があります。{{6}これは、電気化学、機械工学、パワー エレクトロニクス技術が高度に統合された製品です。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

従来の鉛{0}酸電池やニッケル-水素電池と比較して、リチウム-イオン電池はさまざまな性能面で大きな利点を示します。エネルギー密度の点では、リチウム-イオン電池は 460-600Wh/kg に達します。これは鉛酸電池の約 6-7 倍です。つまり、同じ重量でより多くの電気エネルギーを蓄えることができます。サイクル寿命に関しては、リン酸鉄リチウム正極を使用したバッテリーは、1C の充放電および 100% の放電深度条件下で 6,000 サイクル以上を達成でき、耐用年数は 6 年以上に達します。定格電圧に関しては、単一セルの動作電圧は 3.7V または 3.2V であり、これは 3 つのニッケル-金属水素化物またはニッケル-カドミウム電池の直列電圧にほぼ等しいため、より高電圧の電池パックを形成することが容易になります。高出力耐久性の点で、パワーリン酸鉄リチウム電池は 15-30C の瞬間放電率をサポートし、車両の加速や登坂のニーズに対応します。自己放電率は非常に低く、通常月あたり1%以下とニッケル水素電池の1/20以下に抑えることができます。重さで言えば、同じ体積の場合、鉛蓄電池の1/6～1/5しかありません。高温・低温適応性は-20度から60度までの環境で使用でき、特殊加工により-45度まで使用可能です。

 

グリーン環境保護の観点から、鉛、水銀、カドミウムなどの有毒・有害な重金属を含まず、製造工程においても基本的に水資源を消費しません。ただし、リチウム-イオン電池にはいくつかの技術的制限もあります。まず、すべてのリチウム-イオン電池には、過充電、過放電、過電流を防止する保護回路が装備されている必要があります。これにより、システムの複雑さとコストが増加します。-第二に、コバルト酸リチウム系電池は大電流で放電できず、安全性が低い。第三に、製造条件は非常に厳しいものです - 電極のコーティング、巻き取り、液体注入などの主要なプロセスは、露点が -40 度以下の乾燥室で実行する必要があり、その結果、設備投資と操業コストが高くなります。第四に、使用条件の制限があります。高すぎる温度または低すぎる温度で使用すると、劣化が促進され、さらには安全上のリスクが生じることがあります。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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