エネルギー密度は、現在のリチウムイオン電池を制限する開発の最大のボトルネックです。携帯電話であろうと電気自動車であろうと、人々はバッテリーのエネルギー密度が新しいレベルに達し、製品や製品範囲のバッテリー寿命がもはや主要な問題要素ではなくなることを期待しています。

エネルギー密度の状況がボトルネックになり、世界のすべての国が関連するバッテリー産業の政策目標を策定し、エネルギー密度の観点からバッテリー産業の大きなブレークスルーをリードすると予想されます。政府または業界グループによって設定された目標は、基本的にはその数値である300 wh / kgを指し、現在の上昇に基づいて1倍近くになります。 2030年の長期目標、500 wh / kg、または700 wh / kgでさえ、バッテリー業界は化学システムに大きなブレークスルーを持たなければなりません。この目標を達成することができました。

リチウムイオン電池のエネルギー密度に影響を与える可能性のある多くの要因がありますが、リチウムイオン電池既存の化学システムと構造の明確な制限は何ですか？

上記で分析したように、エネルギーキャリアとしてのACTSは実際にはリチウム電池であり、他の物質は「廃棄物」ですが、電力キャリアの安定性、持続性、安全性を得るには「廃棄物」が不可欠です。たとえば、リチウムイオン電池の一部は、リチウムが1％強の品質の平均よりも、残りの99％の成分は他の物質のエネルギー貯蔵機能を担っていません。 Edisonの有名な言葉、成功は99％の汗と1％のインスピレーションであり、すべての場所で1％が赤、残りの99％が緑の葉、そうではないようです。

エネルギー密度を改善するために、私たちが最初に考えることは、リチウムの割合を上げると同時に、リチウムイオンをアノードから使い果たし、カソードに移動させてから、カソードから元の正の値（より小さくはない）への戻り、輸送エネルギーのサイクル。

1.正極活物質の割合を改善する

正の活物質の割合を改善するために、主にリチウムの割合を改善するために、同じ化学システムで、リチウムの含有量（他の物が等しい）で、エネルギー密度も対応する上昇を持ちます。そのため、特定のサイズと重量の制限の下で、正の活物質がさらに多くなることを願っています。

2.正極活物質の割合を改善する

これは、正極活物質の増加と協力するためであり、リチウムイオンへの泳ぎ、蓄積エネルギーに対応するためにより多くの負極活物質が必要です。カソード活物質が十分でない場合、内部に埋め込まれるのではなく、カソード表面に余分なリチウムイオンが堆積し、不可逆的な化学反応とバッテリー容量の減衰が生じます。

3.特定の貯蔵容量のアノード材料を改善する（g）

無制限ではなく、説明された積極的な活物質の上限があります。正極活物質の量の条件下では、リチウムイオンのできるだけ多くから、リチウムイオンが埋め込まれたものを脱ぎ、化学反応に関与して、エネルギー密度を改善しなければなりません。そのため、正の活物質の割合が高いほど、埋め込まれたリチウムイオンを離すことができれば、より高い比容量指数の品質を期待できます。

これが、コバルト酸リチウムからリン酸鉄リチウム、さらには3元の材料まで、さまざまなアノード材料を研究および選択し、目標に向かっている理由です。

すでに分析されており、コバルト酸リチウムは137 mAh / gに達し、マンガン酸リチウム鉄リン酸リチウムの実際の値は約120 mAh / g、ニッケルコバルトマンガン3元は180 mah / gに達します。再び上向きにしたい場合は、新しいアノード材料を研究し、工業化を進める必要があります。

4.アノード材料の比容量を改善する

相対的に、アノード材料の比容量はリチウムイオン電池ではなく、エネルギー密度が主なボトルネックですが、比容量をさらに高めると、負の意味で品質によって負極材料が少なくなり、より多くのリチウムイオンを収容できるため、目的を達成できます上昇エネルギー密度の。

グラファイトカソードカーボン材料では、理論上の比容量は372 mAh / gであり、ハードカーボン材料とナノカーボン材料の研究に基づいて、比容量は600 mah / g以上に増やすことができます。スズおよびシリコンベースのアノード材料は、アノードの比容量を非常に高いレベルに高めることもできます。これらは現在の研究のホットスポットの方向です。

5. Weight身減量

正の負の活物質に加えて、電解質、絶縁膜、接着剤、導電剤、液体の収集、マトリックス、シェル材料などはすべて、リチウムイオン電池の「自重」であり、全体の約40％を占めています。バッテリー重量。材料の重量を減らすことができれば、同時にバッテリーの性能に影響を与えず、リチウムイオン電池のエネルギー密度も改善できます。