바카라 커뮤니티 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AIST")고급 제조 프로세스 연구 부서[Department Head Kanzaki Shuzo] IS유비쿼터스 에너지 연구 부서바카라 필승법 이온 보조 배터리의 성능을 결정하는 구성 재료 인 경우, 소듐 화합물을 원료로 사용하여 저온 용융 염에서ION Exchange Synthesis Method8831_8930 |를 적용함으로써, 4V 이상의 높은 방전 전압을 갖는 새로운 바카라 필승법 망간 산화물 기반 양성 전극 재료가 고용량 전위가 개발되었다 이 새로운 캐소드 재료는 현재 바카라 필승법 이온 2 차 배터리에서 가장 널리 사용됩니다바카라 필승법 코발 테이트(용량 : 약 160mAh/g, 약 630mWh/g의 배출 전력) 및 망간의 일부를 티타늄으로 대체함으로써 더 높은 용량을 달성 할 수 있습니다 (용량 : 177mAh/g, 약 635mWh/g)
바카라 필승법 이온 2 차 배터리는 현재 약 10 년 동안 다양한 휴대용 전자 장치의 전원으로 인기를 얻었으며 향후 연료 전지 차량 및 하이브리드 차량과 같은 대규모 응용 분야에 적용될 것으로 예상됩니다 일반적으로 바카라 필승법 코발 테이트는 주로 바카라 필승법 이온 2 차 배터리의 캐소드 재료로 사용되었지만 코발트 원료의 자원 부피와 가격 상승으로 인해 대체 재료의 개발이 필요했습니다
이에 대한 응답으로, AIST는 계약 프로젝트 "연료 전지 차량 제조에 대한 바카라 필승법 배터리 기술 개발 (2002-2006)에 대한 연료 전 셀 배터리 기술 개발 (2002-2006)에 따라 계약 프로젝트에 따라 배터리 재료 제조에 저온 제조 공정을 적용함으로써 새로운 양성 전극 재료의 개발에 대한 연구 및 개발을 수행하고있다 Makino Tsukasa) (이하 "Nedo 기술 개발 조직"이라고 함)
이 새로운 바카라 필승법 망간 산화물 양성 전극 재료의 4V 영역에서의 방전 전압은 기존 바카라 필승법 코발 테이트보다 약 03V 높으며, 산화물 화합물에서 가장 높은 작동 전압이다 이는 저온 용융 염에서 이온 교환 합성 방법에 대한 가공 조건을 최적화하고, 원료로서 원료 나트륨 화합물로부터 남아 있고 바카라 필승법 이온의 삽입 및 제거 반응을 억제하는 나트륨을 성공적으로 감소시킴으로써 얻어졌다 이 재료를 바카라 필승법 이온 2 차 배터리에 적용함으로써, 양극 전극 재료의 가격을 약 1/5로 줄일 수 있으며, 배터리 자체는 약 30%감소 될 것으로 예상된다
앞으로, 우리는 입자 크기를 제어하고 이번에 얻은 재료의 화학적 조성을 최적화하여 충전 및 방전 특성을 더욱 향상시키고 용량을 증가시키고 저비용 재료 제조 공정을 확립 할 것입니다 결과는 45 차 배터리 토론 회의에서 발표 될 예정이며, 이번 달의 27 일부터 29 일까지 국립 교토 국제 홀 (교토 시키의 사코와 워드)에서 개최됩니다
바카라 필승법 이온 보조 배터리는 작고 고전압을 제공 할 수 있으므로 현재 휴대폰 및 랩톱과 같은 대부분의 휴대용 전자 장치에 배터리로 설치되고 있으며 향후 자동차의 대형 배터리로 실질적으로 사용될 것으로 예상되므로 더욱 중요합니다 바카라 필승법 이온 2 차 배터리는 양의 전극과 음성 전극 사이에서 바카라 필승법 이온을 교환하여 충전 및 배출을 제공하지만, 배터리 성능을 결정하는 가장 중요한 부재는 양의 전극 재료입니다 방전 용량은 수용 및 공급 할 수있는 바카라 필승법 이온의 양 (삽입 및 탈착)에 의해 결정되며, 획득 된 전압은 사용 된 재료 및 그의 결정 구조에 따라 다릅니다 이런 이유로 지금까지층이있는 암염 유형 구조2), 바카라 필승법 Nikelate (Linio2),스피넬 형 구조바카라 필승법 망간 스피넬(limn2O4)와 같은 바카라 필승법 이온을 함유 한 전이 금속 산화물의 연구 및 개발이 진행 중이지만 대부분의 현재 바카라 필승법 이온 2 차 배터리는 바카라 필승법 코발 테이트를 사용합니다 그러나 최근 코발트 원료 상승 및 배터리 비용 절감에 대한 최근의 요구를 충족시키기 위해 자원이 풍부하고 저렴한 망간을 사용하여 새로운 양성 전극 재료에 대한 수요가 강했습니다
바카라 필승법 망간 스피넬 기반 양성 전극 재료는 가장 유망한 후보이지만, 방전 용량은 바카라 필승법 코발 테이트 (160mAh/g)의 방전 용량보다 상당히 작으며 다른 대체 재료를 개발해야 할 필요성은 여전히 강력합니다 그 중에서, 결정 구조의 1 차원 특징은 1 차원 구조의 특징이다터널 구조시작 재료로 그러나, 바카라 필승법 이온의 출발 물질에 함유 된 이종 알칼리 이온을 완전히 교환하는 것은 종종 어렵고, 또한, 둘 다의 방전 전압은 바카라 필승법 코발 테이트의 배출 전압보다 약 1V 낮아서 대체 물질로 사용하기에 적합하지 않다
AIST의 첨단 제조 공정 연구 부서는 2002 년부터 2003 년부터 NEDO 기술 개발 기관에 의해 경제, 무역 산업부에 의해 공동으로 의뢰되었습니다 연구 주제 "연료 전지 차량 등을위한 바카라 필승법 배터리 기술의 개발-고성능 바카라 필승법 배터리 요소 기술 개발-기본 금속 요소를 사용한 새로운 산화물 양성 전극 재료 개발"AIST와 AIST는 배터리 제조 기술 중 하나 인 저온 제조 공정을 배터리 제조 기술에 적용하여 새로운 바카라 필승법의 양성 전위 재료를 개발하여 바카라 필승법 제조 기술 중 하나를 적용했습니다
11392_115350.44mno2에 중점을 두어 달성되었습니다 전압을 증가시키기 위해 재료 합성 기술을 개발합니다
이 결과는 망간과 티타늄이 주요 성분으로 저렴한 자원이 풍부한 산화물 시스템으로 구성되므로 원료 산화물의 가격을 비교할 때 기존 바카라 필승법 코발 테이트의 약 1/5에서 양성 전극 재료를 제조 할 수 있으며 바카라 필승법 이온 2 차 배터리 자체는 약 30%감소 될 것으로 예상됩니다
이번에는 새로운 바카라 필승법 망간 산화물 Li0.44mno2출발 물질로부터 남아있는 나트륨의 양을 크게 감소시키는 데 성공했으며, 이는 바카라 필승법 이온의 삽입 및 제거 반응을 억제한다는 것이 가능하다는 것이다 다음 합성 과정을 사용하여 제조를 수행 하였다 먼저, 출발 물질, 산수 나트륨 산화나 사이드는 출발 물질이며, 원하는 터널 구조를 취한다0.44mno2의 경우, 탄산나트륨 및 이산화물은 900 ° C에서 공기에서 가열하여 합성됩니다 생성 된 흑인 분말은 공기 중 280-330 ℃에서 가열 된 저온 용융 염에서 질산 바카라 필승법 및 바카라 필승법 클로라이드의 혼합물로 처리하여 구조를 유지하면서 나트륨과 바카라 필승법 사이의 이온 교환을 수행한다 이 시점에서 가열 온도가 280 ° C보다 낮 으면, 출발 물질의 나트륨은 바카라 필승법과 완전히 교환되지 않으며 구조물로 남아 있습니다 반면, 가열 온도가 330 ° C보다 높으면 구조를 유지할 수없고 구조가 분해됩니다 이러한 방식으로, 용융 소에서 이온 교환 처리 조건을 최적화함으로써, 문제가 된 나트륨의 양은 001 이하의 비율로 크게 감소되었다 (기존 방법의 1/5)
양의 전극 재료로서 배출 전압을 명확하게 하고이 물질의 용량을 증가시킬 수있는 잠재력을 명확히하기 위해, 우리는 획득 된 흑인 분말을 음성 전극과 금속 바카라 필승법으로 사용하여 프로토 타입 코인 형 바카라 필승법 배터리를 음성 전극 (도 1)으로 만들었고, 25 내지 48V의 전류 Density의 전류 Density (도 25 ~ 48V)에서 초기 방전 특성 (도 2)을 음성 전극으로서 (도 1), 초기 방전 특성 (도 2)을 검사했다 평균 방전 전압의 361V 및 방전 용량은 168mAh/g입니다 또한,이 합성 공정에서 처음으로 가능한 4V 이상의 특성은 기존 바카라 필승법 코발 테이트보다 약 03V 높으며, 산화물 화합물 중에서 가장 높은 작동 전압이다
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그림 1 프로토 타입 코인 셀 배터리 및 구조
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새로운 개발 티타늄 치환 Li0.44MN0.78ti0.22O2양의 전극 재료로
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그림 2 : 티타늄 교체로 인한이 개발 된 제품의 배터리 특성과 용량 증가
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새로운 개발 티타늄 치환 Li0.44MN0.78ti0.22O2양의 전극 재료로
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또한, 망간의 일부를 티타늄으로 대체함으로써 더 많은 용량이 가능하다는 것이 발견되었다 특히 22% 티타늄이 Li로 대체됩니다0.44MN0.78ti0.22O2의 경우 (그림 3), 초기 방전 용량은 177mAh/g의 매우 높은 특성을 갖는 것으로 나타났습니다 (그림 2) 또한, 10 사이클의 전하 및 배출 후에도 배출 용량은 167 mAh/g였으며, 사이클 특성은 매우 우수했습니다
이 시간에 개발 된 양성 전극 재료는 배출 용량 및 방전 전력의 관점에서 기존 재료, 바카라 필승법 코발 테이트 및 바카라 필승법 망간 스피넬과 비교되었다 (도 4)
이 새로운 캐소드 재료는이 새로운 캐소드 재료의 전압과 용량을 증가시키는 문을 열었으며, 연료 전지 차량 및 하이브리드 차량과 같은 차량 내 배터리에 더 크고 더 높은 성능이 필요한 경우에 적용될 것으로 예상됩니다
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그림 3 : 발달 된 새로운 바카라 필승법 망간 산화물 티타늄 치환 제품 li0.44MN0.78ti0.22O2블랙 파우더
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그림 4 4V 클래스 캐소드 재료의 성능 비교
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새로운 바카라 필승법 망간 산화물 개발 li0.44mno2그리고 Titanium은 Li0.44MN0.78ti0.22O2바카라 필승법 망간 스피넬 limn2O4, 바카라 필승법 코발 테이트 LICOO2
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이 달성의 새로운 고전압, 고용량 바카라 필승법 망간 산화물은 추가로 제어되고 화학 조성이 최적화되며, 탄소 음성 전극이 실제 사용을 위해 사용될 때 고려 될 것이며, 전하 및 배출 특성을 더욱 향상시키는 것을 목표로 할 것이다