바카라 커뮤니티 [Yoshikawa Hiroyuki 회장] (이하 "AIST")에너지 기술 연구 부서[Research Division Director Hasegawa Hiroo] Shu Goshin, Energy Interface Technology Research Group, Research Group, Energy Interface Technology Research Group 및 Japan Science of Science (JSPS)의 특별 외국 연구원 Wang Yong-Gō 이사는리튬 이온 배터리사용을위한 음극 재료로 유망한 에볼루션 바카라 필름으로 코팅Olivine구조 LIFEPO4에볼루션 바카라 미터의 순서로 초저 입자 (리튬 철 포스페이트)를 성공적으로 합성했습니다
Lifepo4전기 자동차의 대형 리튬 이온 배터리에 대한 양의 전극 재료로 주목을 받고 있습니다 전기 자동차는 저렴하지만 출력이 높기 때문에높은 요금의 충전 및 배출로 인해 용량이 갑자기 감소한다고 지적되었다 이 연구에서, 올리 빈 구조 LifePo는 직경이 20-40 nm로 제어됩니다4문제를 개선하기 위해 흑연과 같은 에볼루션 바카라 층 (반 그래피트 필름)으로 준비하고 덮었다 입자가 30C 및 60C의 대량 높은 속도로 하전 및 배출 되더라도 입자는 각각 112mAH/g 및 90mAH/g의 고용량을 유지 하였다 또한, 1100 개의 전하/방전 사이클이 100%의 전하/방전 깊이에서 반복 된 후에도, 용량은 165mAh/g로 유지되었다
LICOO, 현재 널리 사용되는 리튬 이온 배터리 용 음극 재료2원자재 가격 및 자원 자원에 대한 제약으로 인해 전기 자동차에 사용하기 어려운 것으로 간주됩니다 저렴한 철과 인으로 만든 올리 빈 구조를 가진 생명4리튬 이온 배터리, 저렴한 비용, 고출력 및 높은 안정성의 양성 전극 재료로 사용할 수 있습니다전기 자동차ya하이브리드 카우리는 9209_9226 |
이 연구 결과는 독일 학술 저널입니다Angewandte Chemie에 게시
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최근 몇 년 동안 화석 연료 소비와 원유 가격 상승으로 인한 이산화에볼루션 바카라 배출량이 증가함에 따라 자동차 에너지 원을 휘발유 및 디젤 오일에서 전기로 전환하는 데 많은 관심을 기울였습니다 하이브리드 자동차 시장이 확장되고 있지만 니켈 히드로겐 배터리는 저장 배터리에 사용됩니다 니켈 히드로겐 배터리는 비교적 저렴하지만 저장할 에너지가 거의 없으며 장거리 전기 구동이 필요한 하이브리드 및 전기 자동차에 불충분 한 것으로 간주됩니다
리튬 이온 배터리는 자동차의 차세대 배터리로 점점 더 관심을 끌고 있습니다 그러나 현재는 작은 출력 (작은 전류) 만 생성 할 수 있으며 고속으로 충전 또는 배출 할 수 없습니다 또한, 현재 리튬 이온 배터리는 네거티브 전극에 저렴한 재료를 사용하지만, 양의 전극은 비싼 코발트를 함유 한 재료로 만들어져 비용이 많이 듭니다 자동차 용 차세대 리튬 이온 배터리를 개발하기 위해서는 높은 출력이 가능하고 저비용이 가능한 양의 전극 재료에 대한 수요가 있습니다
리튬 이온 배터리에서 에볼루션 바카라 구조화 된 전극 재료를 사용하면 높은 전력 출력으로 이어질 수 있으며, 그 이유는 1) 활성 재료 내에서 리튬 이온의 확산 거리가 감소하기 때문입니다 2) 특정 표면적이 증가하고 단위 면적당 전류 밀도가 감소합니다 3) 에볼루션 바카라 포어는 충전 및 방전 공정 동안 부피 팽창을 완화시켜 사이클 특성을 개선합니다 특히 1) 및 2)는 출력이 큰 주요 요인입니다 한편, 전해질과 양의 전극 재료가 접촉하는 표면적이 상당히 커졌으며, 열 소산 및 사이클 특성의 악화로 인해 점화의 위험이 있다고한다
에볼루션 바카라의 Energy Technology Research Division은 자동차 용 차세대 리튬 이온 배터리의 전력 출력을 증가시키기 위해 나노 구조화 된 전극 재료를 연구하고 개발해 왔습니다 이미 음성 전극 재료로 예상되는 티타늄 산화 티늄 및 포지티브 전극 재료 일 것으로 예상되는 스피넬 구조를 갖는 리튬 망간도 스피넬 재료 등이 될 것으로 예상됩니다에볼루션 바카라 포러스 물질또는Nanowire의 합성 성공했으며, 이들 재료 에볼루션 바카라 구조화함으로써 리튬 이온 배터리의 큰 출력을 기대할 수 있음을 보여 주었다 (2005 년 1 월 18 일、2007 년 11 월 19 일Aisode Press 발표)
양성 전극 재료로 유망한 올리 빈 구조를 가진 Lifepo4용량 감소의 이유도 있습니다활성 재료우리는 내부 리튬 이온이 확산 및 낮은 전자 전도도에 느리게 느리게 진행되고 있으며,이를 개선하기 위해 나노 미터 순서 및 에볼루션 바카라 코팅까지 입자의 소형화에 중점을 둔 연구 및 개발을 수행하고 있습니다
또한 현재 연구 중 일부는 과학 홍보 협회 (JSP)의 일본 계약 보조금으로 수행되었습니다
에볼루션 바카라로 코팅 입자는 유기 물질을 탄화시키는 공정이 필요하지만, 현재 고온 열처리 처리는 불필요한 입자 성장을 유발하여 피하지 않았다 또한, 나노 미터의 순서에 따른 미세 입자는 집계 할 수 있고 일부 표면은 에볼루션 바카라 코팅되지 않을 수있다 (도 1A) 이 연구에서 우리는 나노 미터 순서에 대한 미세 미생화를 동시에 달성하고 표면의 완전한 에볼루션 바카라 코팅을 달성하는 데 성공했습니다 (그림 1B)
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그림 1 : 전자와 리튬 이온의 움직임에서 영감을 얻은 다이어그램 (a) 전통적인 lifepo4표면의 부분 에볼루션 바카라 코팅 구조 (b) 이번에는 LifePo가 만들어졌습니다4(Core)/Semi-Graphite (쉘) 구조
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먼저, 아닐린을 함유 한 솔루션에서 에볼루션 바카라 미터 주문 fepo4의 미세 입자 준비되었습니다 미세 입자의 표면에있는 삼위화 철은 아닐린을 산화시켜 공정에서 fepo4중합 아닐린 분자에 의해 수득 된 폴리 아닐린 쉘 (쉘)은 미세 입자의 표면에 형성된다 이 폴리 아닐린 쉘은 fepo4의 과잉 성장을 방지하는 역할이 있습니다 다음으로, 리튬 아세테이트는 형성된 미세 입자에 첨가되고, 열처리는 약 15 시간 동안 환원 대기에서 700 ℃에서 수행되며, 내부 (코어)로부터 FEPO가 얻어진다4리튬 이온과 반응하고 올리 빈 구조 LifePo의 결정 성이 우수합니다4가되었습니다 동시에,이 열처리 동안, 미세 입자의 표면에있는 폴리 아닐린 쉘을 탄화시켜 1-2 nm의 에볼루션 바카라 층 (반 그래피트)을 생성 하였다 이 반 그래피트 쉘은 핵심 올리 빈 구조 LifePo4미세 입자의 과도한 성장을 방지하기위한 LifePo Olivin 구조4(Core)/Semi-Graphite (쉘)은 거의 크기입니다선구자fepo4(코어)/폴리 아닐린 (쉘)과 동일하게 약 20-40nm를 유지합니다 그림 2는 이번에는 올리 빈 구조 LifePo4(코어)/semigraphite (Shell)의 스캐닝 전자 현미경 사진, 변속기 전자 현미경 사진 및 X- 선 회절 다이어그램을 보여줍니다
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그림 2 : 올리 빈 구조 LifePo4(a) (핵심)/semigraphite (쉘), (b) 전송 전자 현미경 사진 및 전자 회절 다이어그램, (c) 높은 배율 변속기 전자 현미경 사진, 확대 된 이미지의 적색 라인4의 결정은 반 그라피트 층을 나타냅니다 (d) X- 선 회절 다이어그램 |
Lifepo,이 연구에서 준비된 올리 빈 구조4미세 입자의 표면에있는 반 그래피트는 완전한 흑연 결정이 아니므로 코어의 올리 빈 구조는 쉘의 반 그래피트를 통해 생명력입니다4로 제거 할 수 있습니다 반 그래피트 쉘은 리튬 이온을 전도하는 데 효과적이며 전자 전도에서도 우수하며 활성 재료 생명4또한 코어의 전원 공급 장치 경로 역할을하여 고위급 충전 및 배출을 허용합니다 일반적으로, 에볼루션 바카라 미터 정도의 활성 재료는 표면적이 상당히 넓으며, 전해질과의 반응과 같은 배터리의 안전성 및 사이클 특성이 악화 될 것이라는 우려가있다 그러나 이번에 생성 된 미세 입자는 핵심 LifePo4전해질 불활성 에볼루션 바카라 층으로 완전히 덮여 있고, 전해질과의 불필요한 반응이 억제되고, 안전성 및 사이클 특성이 크게 개선 될 것으로 예상 될 수있다 또한, 입자의 표면에있는 에볼루션 바카라 층은 올리 빈 구조의 LifePo4그것은 또한 Divalent Iron이 공기 중에 산화되는 것을 방지하므로 장기적으로 매우 안정적인 양의 전극 재료 일 것으로 예상 될 수 있습니다
올리빈 구조 LifePo4(Core)/Semi-Graphite (쉘) 미세 입자는 양성 전극을 만드는 데 사용됩니다 (코어/쉘 LifePo4: 에볼루션 바카라 전도성 보조제 : 바인더 = 83 : 12 : 5)를 준비하고 전기 화학적 특성을 전하/방전 곡선을 사용하여 측정 하였다 그림과 같이 3에서, 06C의 전하/방전 용량은 168mAh/g이고, 높은 속도 (60C)의 전하/방전 용량은 90mAh/g이다 이것은 현재보고 된 최고의 고급 전하/방전 특성입니다 또한 1100 전하/방전 깊이가 100%로 설정된 후에도 초기 전하/방전 용량 (165mAh/g)이 유지되고, 충전/방전 깊이가 100%로 설정 되더라도 충전/방전 깊이가 수행되고 방전 용량이 깊어 지더라도 배출 용량은 변경되지 않습니다 또한, 양의 전극 (코어 쉘 LifePo414383_14457
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그림 3 : 올리 빈 구조 LifePo4(Core)/Semi-Graphite (쉘) 충전/방전 곡선 (a) 충전/배출 속도 01, 01, 05, 10, 20, 50, 10a/g (10a/g = 60c), (b) 전하/방전 사이클 특성 (c) 전하/방전주기 프로파일 (1, 200, 500, 1100th Time) 및 ΔE는 전면적입니다 |
이번에는 직경이 20-40nm의 올리 빈 구조 LifePo를 소개합니다4(Core)/Semi-Graphite (쉘) 활성 재료 미세 입자가 성공적으로 합성되었습니다 이것은 원자재로서의 3 대 철으로 만든 생산 방법이며, 생산 공정은 원료로서의 2 차 철으로 만든 기존 방법에 비해 감소 될 수 있으며, 제조 공정은 또한 현재 생산 방법에 사용된다4ti5O12및 MN3O4와 같은 다른 재료에 적용되며 수십 개의 NM의 크기입니다4ti5O12(또는 MN3O4) 우리는 또한 코어/반 그래피트 쉘 미세 입자의 프로토 타입을 만들고 있습니다 이러한 기술은 회사로의 기술 이전 및 공동 연구를 통해 실질적으로 사용될 것입니다