全固体電池とは何ですか

全固体電池とは、固体電極と固体電解質を使用した電池で、電池内部に液体が全くなく、電解質として無機または有機高分子固体が使用されています。バッテリーの。全固体リチウム電池技術は、従来のリチウム電池の電解質に代わる導電性材料としてリチウムとナトリウムからなるガラス化合物を使用し、リチウム電池のエネルギー密度を大幅に高めます。全固体電池には、安全性が高く、エネルギー密度が高く、サイクル性能が高いという利点がありますが、欠点は、インピーダンスが大きく、コストが高いことです。

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全固体電池とは何ですか?

固体電池は電池技術の一種です。全固体電池は、現在一般的に使用されているリチウムイオン電池やリチウムイオンポリマー電池とは異なり、固体電極や固体電解質を使用した電池です。

科学界ではリチウムイオン電池が限界に達していると考えられているため、近年、全固体電池はリチウムイオン電池の地位を継承できる電池として注目されています。全固体リチウム電池技術は、従来のリチウム電池の電解質に代わる導電性材料としてリチウムとナトリウムからなるガラス化合物を使用し、リチウム電池のエネルギー密度を大幅に高めます。

全固体電池と現在主流の従来型リチウムイオン電池の最大の違いは電解質にあります。全固体電池は、従来のリチウムイオン電池の電解質とセパレーターの代わりに固体電解質を使用します。従来のリチウムイオン電池は主に正極材料と負極材料、電解質、セパレータで構成されています。正極材料と負極材料は電池の容量を決定し、電解質とセパレータはリチウムイオンを輸送する媒体として機能します。これが本質的な違いです。

全固体電池の電解質はポリマー固体電解質、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質が主流であり、欧米車はトヨタ、LG、パナソニック、パナソニックなどのポリマー路線が主流です。他の日系韓国企業も硫化物ルートを選択し、我が国の大手動力電池会社CATLも硫化物ルートを選択し、北京維蘭、江蘇青島、寧波豊力、台湾恵能などの中国企業も酸化物ルートを選択している。

全固体電池の長所と短所:

長所:

全固体電池には、優れた安全性、高いエネルギー密度、強力なサイクル性能という利点があります。デメリットとしては、インピーダンスが大きくなり、コストが高くなるという点です。一つずつ見ていきましょう。

1. エネルギー密度が高く、現在の三元系リチウム電池のエネルギー密度の2倍に達し、同じ重量で2倍の航続距離を実現します。たとえば、Weilan New Energy が発売した半固体電池は、エネルギー密度が 360Wh/kg で、1 回の充電で 1,000 キロメートルの航続距離を達成できる可能性があります。全固体電池は、より高いエネルギー密度を達成でき、現在制限されているリチウム電池のエネルギー密度を打破します。

2. 優れた安全性能. 液体電解質を使用しないと、電解液の漏れや内部短絡が発生しません. 固体電解質は、リチウムデンドライトをより効果的に抑制し、リチウム金属の化学的および電気化学的安定性も備えています。高レート性能とラジカルな電気化学システムが必要な場合、特定の条件下では固体電解質内でリチウムデンドライトも成長し、内部短絡の危険性があります。

3. 優れたサイクル寿命。リチウムイオン電池は固体電解質を採用しており、充放電過程で液体電解質により形成されるSEI膜（固体電解質界面膜）の問題を解決し、リチウムデンドライトの発生を抑制することでサイクル特性を大幅に向上させています。リチウムイオン電池の性能と寿命。

欠点:

すべてのものには 2 つの側面があります。メリットがあるところには必ずデメリットもあります。全固体電池も万能薬ではありません。相応の欠点もあります。全固体電池のデメリットを2つ紹介します。

#1. 製造コストが高い。従来のリチウム電池の装置とプロセスに大幅な革新が必要であり、技術研究に多額の投資が必要です。そして開発。希少元素を削減し、製造コストを下げることが業界の取り組みの方向性となっています。現在、酸化物ルートを使用して製造された半固体電池は、従来のリチウム電池の装置およびプロセスと 70% 以上互換性があり、電池会社が全固体電池へより適切に移行するのに役立ちます。

2. 界面抵抗が大きすぎる固体電解質と電極材料の界面は固体-固体状態であるため、電解質と電極間の実効的な接触力が弱く、固体材料中のイオン輸送速度が低いため、界面インピーダンスが発生し、電池の性能に影響を及ぼします。

関連知識の詳細については、FAQ 列をご覧ください。

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