바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")유비쿼터스 에너지 연구 부서[연구 부서 책임자 Kobayashi Tetsuhiko] 전기 저장 장치 연구 그룹 [연구 그룹 책임자 Tatsumi Kuniaki] Tabuchi Mitsuharu 최고 연구원, Takeuchi Tomonari 최고 연구원,고급 제조 프로세스 연구 부서[Research Division Director Murayama Nobumitsu] Crystal Function Control Research Group의 책임자 인 Akimoto Junji 및 Tanaka Chemical Research Institute, Inc all-in-uxide전환 금속자원이 풍부하고 양의 20%에 대해 저렴한 두 가지 유형의 철분온라인 바카라 이온 보조 배터리사용용 새로운 코발트가없는 산화물긍정적 인 물질(li1+x(fe0.2ni0.4Mn0.4)1-XO2및 li1+x(fe0.2ni0.2Mn0.6)1-XO2)
여기에는 희귀 금속 인 코발트가 포함되어 있지 않으며 철분이 많이 포함되어 있지만방전 전압35-37 V이며, 이전에 AIST에 의해 개발 된 산화물 양성 전극 재료 (Li1+x(fe0.5Mn0.5)1-XO2、방전 전압 30 V)는 큰 개선이며 기존의 양의 전극 재료 인 Lini1/3Mn1/3CO1/3O2YA Lini1/2Mn1/2O2방전 전압은 이전에 자원 부피 및 가격 측면에서 유리했지만 산화물 양성 전극 재료를 도입하기가 어려운 것으로 여겨졌지만, 이용 될 수 있으며, 전기 자동차 및 하이브리드 자동차와 같은 전기 자동차에 대한 자원 절약 및 비용 감소로 이어질 것으로 예상된다
이 기술에 대한 세부 사항은 2009 년 11 월 30 일부터 12 월 2 일까지 National Kyoto International Hall에서 개최 될 50 번째 배터리 토론에서 발표 될 것입니다이 결과는 NEDO (New Energy and Industrial and Industrial Development Organization)가 의뢰 한 연구의 일부로 입수하여 차세대 자동차 고성능 전기 스토리지 시스템 (LIEAD)-연구 및 개발, 저 코스트 옥사이드 전사 재료 (FY-2009)의 개발 기술 개발 (FY)
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그림 1 : 이번에 개발 된 양의 전극 재료의 5V 충전 후 초기 방전 곡선 (빨간색, 청색)과 양의 전극 재료가 이전에 개발되었습니다 (검은 색)
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최근 환경 문제와 에너지 절약에 대한 인식이 높아짐에 따라 전기 자동차 및 하이브리드 자동차와 같은 전기 자동차가 주목을 끌고 있습니다 전기 자동차의 전원은 주로Nickel-Hydrogen Battery온라인 바카라 이온 2 차 배터리가 채택되기 시작했으며, 이는 배터리 중량 또는 부피별로 저장 및 해제 할 수있는 우수한 전기 에너지 (에너지 밀도)를 갖는다 온라인 바카라 이온 2 차 배터리는 주로 휴대 전화 및 노트북 PC 용 일본 배터리 제조업체에 의해 연구되고 개발되었으므로 이제 다른 국가의 배터리 생산이 더 인기를 얻었으므로 일본은 기술적으로 지배적입니다
자동차 사용을 위해 온라인 바카라 이온 2 차 배터리 사용을 확산시키기 위해서는 안전을 보장하고 성능을 더욱 향상시키고 비용을 낮추어야합니다 특히, 비용을 줄이기 위해서는 양극 전극, 음성 전극 및 전해질과 같은 재료를 더 저렴한 것과 교체해야합니다온라인 바카라 전이 금속 산화물많은 재료로 희귀 금속 인 코발트로 만들어졌으며 배터리에서 가장 비싼 재료 중 하나입니다 따라서, 현재 온라인 바카라 이온 2 차 배터리의 성능에서 악화를 억제 할 필요가 있으며, 코발트의 약 1/10과 같은 저렴한 자원이 풍부한 금속 요소로 만든 양의 자원이 풍부한 금속 요소, 티타늄의 약 1/8, 원자재 (옥사이드) 가격에서 약 1/8의 망간과 같은 양의 자원이 풍부한 금속 요소로 대체 할 필요가있다 그러나, 가장 결정적인 대안적인 양성 전극 재료 중 어느 것도 저렴하고 고성능으로 밝혀지지 않았으며, 이들 재료의 개발이 매우 바람직하다
AIST는 철과 티타늄을 포함하여 철 및 티타늄을 사용하기 위해 철 및 티타늄을 포함한 망간 산화물을 연구하고 있으며, 이는 온라인 바카라 이온 2 차 배터리의 산화물 양성 전극 재료로 저렴하고 낮은 독성 및 자원이 풍부한 철 및 티타늄입니다 (2004 년 10 월 21 일、2004 년 11 월 22 일、보도 자료 릴리스 2006 년 11 월 6 일) 철 함유 망간 산화물의 경우, 분석 전자 현미경 등을 사용하여 충전 및 배출 메커니즘과 철의 기능, 시편의 화학적 조성 및 제조 조건을 조사했습니다충전 및 배출 용량와 같은 관계를 찾고 있습니다 (보도 자료 릴리스 2008 년 8 월 18 일）
철 및 티타늄은 이들 요소를 포함하는 재료의 전하 및 배출 특성이 제조 공정에 크게 의존하기 때문에 지금까지 산화물 양성 전극 재료로 사용되지 않았다소프트 단계 반응와 같은 기존의 제조 공정이 없기 때문입니다 좋은 충전 및 배출 특성을 갖는 것을 얻었습니다 특히, 입자 크기 제어가 중요하며, 입자 크기가 작을수록 방전 용량이 클 것으로 밝혀졌다 2007 년부터 AIST는 공로화 제조 공정과 타나카 화학에서 풍부한 노하우를 가졌습니다공동-판결 프로세스와 같은 합성 공정을 발명함으로써, 우리는 철 및 티타늄이 망간 산화물에 용해되는 새로운 산화물 양성 전극 재료를 공동으로 개발하고있다
AIST에 의해 개발 된 산화물 양성 전극 재료는 철, 망간, 티타늄 등이며, 재료 비용 및 자원 풍부 측면에서 유리하지만 평균 방전 전압은 30V에서 낮고 기존의 양의 전극 재료는 Lini1/3Mn1/3CO1/3O2たいた1/2Mn1/2O2의 평균 방전 전압의 차이 40V의 평균 방전 전압이 큽니다 평균 방전 전압을 개선하기 위해 배터리 필드에서 비교적 일반적으로 사용되는 니켈을 사용하여 철 함유 온라인 바카라 망간 (LI2mno3) 시리즈에 도입되었습니다 니켈은 코발트보다 저렴한 요소이며, 이는 원료 (산화물) 가격 측면에서 코발트의 약 1/2 ~ 1/3에 해당합니다 니켈의 양이 총 전이 금속 당 40% 이하이되도록 다음 두 가지 유형의 양의 전극 재료를 제조하고, 철은 총 전이 금속 당 최소 20%에 포함되었다
Li1+x(fe0.2ni0.2Mn0.6)1-XO2 (0Li1+x(fe0.2ni0.4Mn0.4)1-XO2 (0
재료 A는 지금까지 개발 된 철 함유 Li입니다2mno3시리즈 (li1+x(feyMn1-Y)1-XO2토양 솔루션(02MNO3에 대한 전기 화학적으로 활성화 요소로 도입되었다 재료 B는 3V 클래스 Li의 기본 양성 전극 재료로 만들어졌습니다2mno34V 클래스 Lini1/2Mn1/2O2로 변경되었습니다 그리고 철이 소개되었습니다
양성 전극 재료의 생성은 AIST에 의해 개발 된 공동---하이드로 제조-파이어링 방법에 기초 하였다
(1) 공동 검색 단계 : 냉각 후 질산 철, 질산염 및 망간의 특정 혼합 수용액이 에탄올이 첨가된다unpreeze수성 온라인 바카라 수산화물 용액에 추가하십시오 생성 된 침전물은 실온습식 공기 산화Iron-Nickel-Manganese Copprecipite를 만듭니다
（2）열수 과정: Iron-Nickel-Manganese CoppreciTe는 수산화 온라인 바카라, 수산화 칼륨 및 염소산 칼륨을 함유하는 증류수에 붓고, 상자 (220 ° C의 온도, 대략 2 MPa에서 압력)에서 열수 처리됩니다
(3) 발사 단계 : 수산 처리 된 공동 계산물은 온라인 바카라 수산화물 용액에 분산 된 다음 증발건조, 분쇄 생성물을 700 ℃ 또는 750 ℃에서 전기 용광로로 20 시간 동안 대기 또는 질소 스트림에서 소조하였고, 생성물을 분쇄하고, 물로 세척하고, 여과하고 건조시켜 캐소드 재료를 생성 하였다
이 방법은 상대적으로 낮은 온도에서 화재를 허용하면서 전이 금속 이온의 가장 중요한 균일 한 분포를 보장하고, 결과적으로 고온 소환과 관련된 입자 성장으로 인해 충전 및 배출 특성을 상당히 악화 시켰습니다 특히, 공동체 공정에서, 침전 후 습식 공기 산화는 고품질 샘플의 안정적인 생산을위한 키 중 하나이며, 산화 공정이 개선되어 전체 샘플이 균일하게 수행되도록 개선되었습니다 또한, 열수 처리 시간을 더 길게함으로써, 샘플은 훨씬 더 균질하게 만들어졌다 또한이 방법을 사용하여 재료 A와 B는 모두 존재하는 4V 클래스 캐소드 재료, Lini1/3Mn1/3CO1/3O2yeah lini1/2Mn1/2O2계층 암 소금 형 Li2mno3구조를 얻을 수 있습니다
그림 1은 재료 A의 전하 및 방전 특성의 5V를 충전 한 후 배출 곡선을 보여줍니다 (질소 스트림에서 750 ° C에서 발사) 초기 전하 용량은 349 mAh/g이고, 초기 방전 용량은 255 mAh/g이고, 초기 평균 배출 전압은 346V입니다 표 1에 표시된 바와 같이, 충전/방전 용량은 4V 클래스 기존 양극 전극 (LINI1/3Mn1/3CO1/3O2)의 용량은 220 mAh/g (문헌 가치)와 거의 같습니다 방전 전압은 또한 개발 된 기존 제품입니다 (Li1+x(fe0.5Mn0.5)1-XO2)보다 05V 더 높습니다 그림 1은 물질 B의 충전 및 방전 특성의 5V를 충전 한 후 방전 곡선을 보여줍니다 (질소 스트림에서 750 ° C에서 발사) 초기 전하 용량은 261 mAh/g이고, 초기 방전 용량은 187 mAh/g이고, 초기 평균 배출 전압은 367V이고, 충전/방전 용량은 4V 클래스 기존 양극 전극 (lini1/2Mn1/2O2)의 용량은 200 mAh/g (문헌 가치)와 거의 같습니다 방전 전압은 또한 이전 제품보다 07V 높습니다 이들 철-함유 양성 전극 재료는 기존 양성 전극 재료와 유사한 전하 및 방전 특성을 나타내며, 평균 배출 전압은 약간 낮다 또한, 20 회 사이클 후 전하 및 배출 곡선의 형태는 유사하게 유지되며, 재료 A 및 65%의 초기 방전 용량은 20 회 사이클 후에 유지되므로 차량 내 온라인 바카라 2 차 배터리의 양성 전극으로 예상 될 수 있습니다
15866_16028잠재적 일관성와 호환됩니다
이번에 개발 된 양성 전극 재료는 AIST가 철, 망간 및 티타늄 만 전이 금속을 갖는 3V 클래스 캐소드 재료 (이전에 개발 된 제품)보다 05V 이상의 방전 전압을 가지고 있습니다 반면에, 니켈의 함유는 비용 절감에 장애물이지만, 니켈의 양은 기존 양성 전극의 양과 유사하기 때문에 코발트를 함유하지 않으며, 자원 측면에서 가장 풍부하고 저렴한 철을 함유하고 있기 때문에, 기존 양성 전극의 대안이 될 가능성이 높습니다 기존 4V 클래스 캐소드를 이번에 개발 한 35-37V 클래스로 대체함으로써, 양의 전극 재료의 비용과 자원 절약을 줄이는 동시에 양의 전극 재료를 이전 단계에서 실질적으로 사용 할 수있을 것으로 기대할 수 있습니다
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그림 2 : 이번에 개발 된 양의 전극 재료의 초기 평균 방전 전압과 총 전이 금속 양의 철, 망간 및 티타늄 양의 비율 및 AIST에 의해 이전에 개발 된 기존의 양성 전극 재료와 3 가지 유형의 양성 전극 재료와의 비교
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앞으로, 우리는 안정적인 샘플 준비를 가능하게하고 2010 년 초에 배터리 제조업체 및 기타 산업에 샘플을 제공하고자합니다 또한 산화물 조성 및 제조 조건의 연구 및 개발이 계속되어 고급 전하 및 방전 특성이 높은 철분 함량을 가진 샘플에서도 달성 될 수 있습니다