안전한 바카라 사이트운 구조를 갖춘 고성능 "리튬 공기 배터리"를 개발했습니다

바카라 커뮤니티 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AIST")에너지 기술 연구 부서[연구 부서 이사 Hasegawa Hiroo] Energy Interface Technology Research Group의 이사, Shu Goshin, Research Grous 및 Science 홍보 협회 (JSPS)의 외국 연구 연구원은 안전한 바카라 사이트운 구조를 가진 대규모 역량을 가지고 있습니다안전한 바카라 사이트-공기 배터리

휴대 전화, 노트북 등의 경우안전한 바카라 사이트 이온 배터리널리 사용되지만 전기 자동차의 에너지 밀도가 부족합니다 따라서 이론적으로 용량을 늘릴 수있는 "안전한 바카라 사이트 공기 배터리"는 차세대 대용량 배터리로 주목을 받고 있습니다 그러나, 지금까지보고 된 안전한 바카라 사이트 공기 배터리는 양성 전극에 축적되는 고체 반응 생성물과 같은 문제가 있으며, 전해질과 공기 사이의 접촉을 차단하여 배출이 중지됩니다

이 연구에서, 유기 전해질은 음성 전극 (금속 안전한 바카라 사이트)쪽에 사용되며, 수성 전해질이 양의 전극 (공기)쪽에 사용되며 둘 다 사용된다소프트 전해질로 나뉩니다 두 전해질의 혼합을 방지합니다 고체 전해질은 안전한 바카라 사이트 이온을 통과하기 때문에 배터리 반응은 아무런 문제없이 진행되며, 양성 전극의 반응 생성물은 수용성이며 고체 물질을 형성하지 않습니다 50,000 연속 배터리mah/g (공기 극의 단위 질량 당)의 배출 또한 실험을 통해 확인되었습니다

이 기술은 자동차 배터리로 매우 유망합니다 양성 전극의 수성 전해질 용액을 자동차의 스탠드로 교체하고 카세트 또는 다른 방법을 사용하여 음극 전극의 금속 리튬을 보충함으로써, 차량은 충전 시간을 기다리지 않고 지속적으로 작동 할 수 있습니다 금속 리튬은 사용 된 수성 전해질로부터 쉽게 재생되며 리튬은 반복적으로 사용됩니다 리튬 금속으로 만든 안전한 바카라 사이트운 연료 전지라고 할 수 있습니다

이 연구 결과는 2009 년 3 월 31 일 교토에서 열릴 전기 화학 학회에서 발표 될 것입니다

	왼쪽 다이어그램 : 이번에 개발 된 "안전한 바카라 사이트 공기 배터리"의 구조 위 : 기존 배터리 및 양성 전극 방전 용량 비교 공기 전극의 양의 전극 질량의 단위 질량 (그램)의 밀리 암페어 시간 (다공성 탄소 + 촉매 + 바인더) 및 안전한 바카라 사이트 이온 배지의 양성 전극 질량 (활성 재료 + 전도성 보조 + 바인더)

최근 몇 년 동안 화석 연료 소비와 원유 가격의 급속한 변화로 인한 이산화탄소 배출량의 증가로 인해 휘발유 및 디젤 오일에서 전기 에너지로 자동차 에너지 원이 전환하는 데 많은주의를 기울였습니다 전기 자동차 중 일부는 이미 실제 사용 과정에 있지만, 저장 배터리로서 안전한 바카라 사이트 이온 배터리가 장거리 운전에 더 효율적이고 비용 효율적이 될 것이라는 희망이 있습니다 그러나 현재 안전한 바카라 사이트 이온 배터리는 배터리 용량 제한과 장거리 운전의 어려움으로 인해 차량 가격이 크게 증가하는 것과 같은 문제가 있으며, 결과적으로 차량에 많은 양의 배터리를 설치해야하므로 차량 가격이 크게 증가해야합니다

전기 자동차의 확산의 경우 에너지 밀도가 현재 수준의 약 6 ~ 7 배가 필요합니다 따라서 이론적으로는 안전한 바카라 사이트 이온 배터리보다 에너지 밀도가 훨씬 높은 안전한 바카라 사이트 공기 금속 배터리가 주목을 끌었습니다 이 배터리는 양의 전극을 사용하여 공기 중에 산소를 제공합니다활성 재료, 이론적으로 사용되므로 양의 전극의 용량은 무한하여 큰 용량을 실현할 수 있습니다

AIST의 Energy Technology Research Division은 전극 재료를 나노 구조화함으로써 차세대 "안전한 바카라 사이트 이온 배터리"가되기 위해 큰 출력을 달성 할 수 있음을 보여 주었다2005 년 1 월 18 일、2007 년 11 월 19 일、2008 년 8 월 27 일에 AIST 언론의 애니메이션) 자동차는 에너지 밀도가 크게 증가해야하므로 "안전한 바카라 사이트 공기 배터리"에 대한 연구가 적극적으로 수행되었습니다

	전통적인 안전한 바카라 사이트 공기 배터리 문제 1） 양극 전극의 소프트 반응 생성물 (LI2o) 축적되어 모공을 막고 방전이 중지됩니다 2） 공기의 수분이 금속 안전한 바카라 사이트과 반응하면 위험한 수소 가스가 생성됩니다 3） 공기 중의 질소가 안전한 바카라 사이트 금속과 반응하여 배출을 방해한다는 우려가 있습니다
그림 1 기존 안전한 바카라 사이트 공기 (산소) 배터리의 원리 다이어그램

AIST는 음성 전극 측의 금속 안전한 바카라 사이트 및 유기 전해질에 중점을두고 있으며, 두 전해질에 대한 분할 벽으로서의 고체 전해질에 중점을두고 있으며, 두 전해질에 중점을 둔다

이 연구의 일부는 JSPS (Japan Society of Science)의 계약 보조금 보조금으로 수행되었습니다

이 연구는 유기 전해질이 금속 안전한 바카라 사이트의 음성 전극 측에서만 사용되며, 수성 전해질은 양의 전극쪽에 사용된다는 생각에 기초한다 안전한 바카라 사이트 이온만이 음의 전극 측의 유기 전해질 사이를 통과하는 고체 전해질과 공기 전극 측의 수성 전해질이 분할 벽으로 사용되는 경우, 두 전해질의 혼합을 방지 할 수 있고 배터리 반응이 진행될 수 있습니다 이것은 양성 전극에서 고체 반응 생성물 인 산화 안전한 바카라 사이트 (Li₂o)의 강수를 막을 수 있다는 것이 발견되었습니다 즉,이 배터리에서 배출 반응은 고체 산화 안전한 바카라 사이트을 생성합니다 (LI₂o)는 아니지만 수성 전해질에 쉽게 용해되는 안전한 바카라 사이트 수산화물 (LiOH)이며 공기 전극의 탄소 기공을 막지 않습니다 또한, 물, 질소 등은 고체 전해질의 분할 벽을 통과 할 수 없으므로 음성 전극의 안전한 바카라 사이트 금속과의 반응의 위험이 없습니다 또한 충전 할 때 충전 전용 전극이 배치되어 충전으로 인한 공기 전극의 부식 및 악화를 방지합니다

그림 2 : "리튬 공기 배터리"의 안전한 바카라 사이트운 구조의 구조 왼쪽 다이어그램 : 오른쪽 다이어그램을 배출 할 때 : 충전시

금속 안전한 바카라 사이트 리본은 네거티브 전극으로 결합되고, 유기 전해질을 음성 전극 전해질로 함유하는 유기 전해질 안전한 바카라 사이트 이온 고형 전해질은 양극 및 음극을 분리하는 파티션 벽으로서 중앙에 배치된다 알칼리성, 수용성 겔을 양성 전극을위한 수성 전해질로서 사용하였고, 미세한 탄소 및 저렴한 산화물 촉매에 의해 형성된 양의 전극과 결합되었다

방전 중 전극에서의 반응은 다음과 같습니다
1) 음성 전극에서의 반응 : Li → Li⁺+ E^- 2) 양성 전극과의 반응 : O₂+ 2H₂O + 4E^-→ 4oh^-

 

충전 중 전극에서의 반응은 다음과 같습니다
1) 음성 전극에서의 반응 : li⁺+ E^-→ li2) 양성 전극과의 반응 : 4oh^-→ O₂+ 2H₂O + 4E^-

안전한 바카라 사이트 개발 된 알칼리성 수성 전해질 겔을 사용한 리튬 공기 배터리가 01A/g의 방전 속도로 공기 중에 배출되었을 때, 방전 용량은 대략 9,000mAh/g였다 충전 용량은 또한 약 9600mAh/g에 도달했습니다 이 방전 용량은 이전에보고 된 기존 리튬 공기 배터리 (700-3000 mAh/g)의 용량에 비해 크게 증가합니다 또한, 알칼리성 수용성 겔 대신 알칼리성 수용액이 사용될 때,도 1에 도시 된 바와 같이, 01 A/g의 방전 속도가 20 일 동안 공기 중에 배출되었다 3, 그리고 방전 용량은 약 50,000 mAh/g였다

그림 3 : "리튬-공기 배터리"의 안전한 바카라 사이트운 구조에 대한 장기 연속 방전 곡선

배출이 완료된 후이 안전한 바카라 사이트운 리튬 공기 배터리를 충전하는 대신, 양극 전극의 수성 전해질 용액을 교체하고 카세트 또는 기타 방법을 사용하여 음성 전극의 금속 리튬을 교체하면 지속적으로 사용할 수 있습니다 이것은 일종의 연료 전지이며 "금속 리튬 연료 전지"라고 할 수 있습니다 이론적으로, 30 킬로그램의 리튬 금속은 40 리터의 가솔린과 거의 같은 에너지를 가지고 있습니다 사용 된 수성 전해질로부터 공기 전극 측에서 생성 된 리튬 수산화 리튬 (LIOH)을 회수함으로써, 금속 리튬을 전기적으로 재생성하기 쉽고 연료로 재사용 할 수있다 리튬이 재활용되는 "금속 리튬 연료 전지"의 개념은도 1에 도시되어있다

그림 4 : 안전한 바카라 사이트이 재활용되는 "금속 안전한 바카라 사이트 연료 전지"개념

이번에는 AIST가 개발 한 안전한 바카라 사이트운 구조를 갖춘 안전한 바카라 사이트운 "리튬 공기 배터리"는 실제 사용을위한 기술을 추가로 개선해야하며, 추가 연구 및 개발이 충전식 배터리 및 대용량 연속 방전이 가능한 "리튬 연료 전지"로 수행 될 계획입니다

◆ 안전한 바카라 사이트-공기 배터리

 

이것은 네거티브 전극 활성 재료로서 금속 안전한 바카라 사이트으로 충전 및 배출 될 수있는 배터리를 말하고, 양의 전극 활성 재료로서 공기 중의 산소를 나타냅니다 안전한 바카라 사이트은 금속의 이온이 될 가능성이 가장 높으며 음성 전극으로 사용될 때 전극과 양의 전극 사이의 전위차가 크기 때문에 높은 전압을 초래합니다 또한, 작은 크기의 원자는 질량 당 전기 용량을 증가시킬 수 있습니다 양의 전극의 활성 재료 인 산소는 배터리 셀에 포함될 필요가 없기 때문에 이론적으로 안전한 바카라 사이트 이온 배터리보다 더 큰 용량을 가질 것으로 예상되며 자동차 용 배터리로 연구되고 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 안전한 바카라 사이트 이온 배터리

 

현재 배터리의 작동 전압 (3-4V)이 가장 높은 배터리이며, 양의 전극과 같은 안전한 바카라 사이트 코발 테이트와 같은 전이 금속 산화물 및 음성 전극으로서 흑연 탄소 재료를 사용하여 비 퀴 소스 전해질로 구성됩니다 안전한 바카라 사이트 이온이 충전 중에 양의 전극에서 음극으로 이동하고 방전 동안 음의 전극에서 양극 전극으로 이동할 때 배터리로 작동합니다 그것은 1990 년대 초에 실질적으로 사용되었으며, 배터리 부피 또는 질량 당 추출 할 수있는 에너지 (에너지 밀도)가 다른 배터리 시스템보다 훨씬 높기 때문에 휴대 전화 및 노트북 PC와 같은 모바일 장치의 필수 전원이되었습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 소프트 전해질

 

전해질은 염화나트륨 (NACL)과 같이 물에 용해 될 때 이온이되는 것을 의미합니다 전기 (이온)는 수성 전해질 용액을 통해 흐릅니다 "고체 전해질"은 여전히 ​​고체 상태에있는 동안 이온이 흐르는 물질이다[참조로 돌아 가기]

◆ mah/g (공기 극의 그램 당)

 

공기 전극 mah/g의 방전 용량 밀도는 전극의 질량 g 당 Milliampere 시간입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 활성 재료

 

전해질과의 화학 반응을 통해 전자를 방출하거나 통합하는 물질 전자를 방출하는 활성 물질은 음성 전극 활성 물질이라고하며 전자를 포착하는 활성 재료를 양성 전극 활성 재료라고합니다[참조로 돌아 가기]