| 리튬이온 배터리 소재 생산에 필수적인 구성 요소입니다. 리튬 이온 배터리 각종 전자기기, 전기자동차, 신재생에너지 시스템에 널리 사용되는 제품입니다. 이 배터리는 전기 에너지를 효율적으로 저장하고 방출하기 위해 함께 작동하는 여러 핵심 재료로 구성됩니다. 음극재
최첨단 양극재에는 리튬 금속 산화물(예: LiCoO)이 포함됩니다. 2 , LiMn 2 영형 4 및 Li(NixMnyCoz)O 2 ], 산화바나듐, 감람석(LiFePO 등) 4 ) 및 충전식 리튬 산화물. 11,12 코발트와 니켈을 함유한 층상 산화물은 리튬 이온 배터리용으로 가장 많이 연구된 재료입니다. 고전압 범위에서 높은 안정성을 보이지만 코발트는 사실상 가용성이 제한적이고 독성이 있어 대량 생산에 엄청난 단점이 됩니다. 망간은 높은 열 임계값과 우수한 속도 성능을 제공하지만 순환 동작이 제한되어 있어 저렴한 대체품을 제공합니다. 따라서 최고의 특성을 결합하고 단점을 최소화하기 위해 코발트, 니켈 및 망간의 혼합물이 종종 사용됩니다. 산화바나듐은 용량이 크고 동역학이 뛰어납니다. 그러나 리튬 삽입 및 추출로 인해 재료가 비정질화되는 경향이 있어 사이클링 동작이 제한됩니다. 감람석은 독성이 없으며 순환으로 인해 퇴색이 적고 적당한 용량을 가지고 있지만 전도성은 낮습니다. 전도성이 떨어지는 것을 보완하기 위해 소재를 코팅하는 방법이 도입됐지만 배터리에 가공 비용이 일부 추가된다.
양극재
양극 재료는 리튬, 흑연, 리튬 합금 재료, 금속간 화합물 또는 실리콘입니다. 11 리튬은 가장 간단한 재료인 것처럼 보이지만 순환 거동 및 수지상 성장에 문제가 있어 단락이 발생합니다. 탄소질 양극은 저렴한 비용과 가용성으로 인해 가장 많이 활용되는 양극 재료입니다. 그러나 이론용량(372mAh/g)은 리튬의 전하밀도(3,862mAh/g)에 비해 열악하다. 새로운 흑연 품종과 탄소 나노튜브를 이용한 일부 노력은 용량을 늘리려고 시도했지만 처리 비용이 많이 들었습니다. 합금 양극 및 금속간 화합물은 용량이 높지만 부피 변화가 심하여 사이클링 동작이 좋지 않습니다. 나노결정질 소재를 사용하고 비합금 안정화 매트릭스(Co, Cu, Fe, 니). 실리콘은 Si 조성에 해당하는 4,199mAh/g의 매우 높은 용량을 가지고 있습니다. 5 리 22 . 그러나 사이클링 동작이 좋지 않으며 용량 감소가 아직 이해되지 않았습니다. 전해질
안전하고 오래 지속되는 배터리에는 기존 전압과 고온을 견딜 수 있고, 수명이 길고 리튬 이온에 대한 높은 이동성을 제공하는 견고한 전해질이 필요합니다. 유형에는 액체, 폴리머 및 고체 전해질이 포함됩니다. 11 액체 전해질은 대부분 LiBC를 함유한 유기 용매 기반 전해질입니다. 4 영형 8 (LiBOB), LiPF 6 , Li[PF 3 (기음 2 에프 5 ) 3 ] 또는 이와 유사합니다. 가장 중요한 고려 사항은 가연성입니다. 가장 성능이 좋은 용매는 끓는점이 낮고 인화점은 약 30°C입니다. 따라서 셀과 그에 따른 배터리의 환기 또는 폭발은 위험을 초래합니다. 리튬 이온 배터리의 전해질 분해와 고도의 발열 부반응은 "열폭주"라고 알려진 효과를 생성할 수 있습니다. 따라서 전해질 선택에는 종종 가연성과 전기화학적 성능 간의 균형이 필요합니다. 구분 기호 분리막 재료 및 요구 사항에 대한 좋은 검토는 P. Arora 및 Z. Zhang에 의해 제공됩니다. 14 이름에서 알 수 있듯이 배터리 분리기는 두 전극을 물리적으로 서로 분리하여 단락을 방지합니다. 액체 전해질의 경우 분리막은 전해질이 스며들어 제자리에 고정되는 폼 소재입니다. 이는 전기화학적 활성이 높은 환경에서 최소한의 전해질 저항, 최대 기계적 안정성 및 열화에 대한 화학적 저항성을 가지면서 전자 절연체여야 합니다. 또한 분리기에는 "열 차단"이라는 안전 기능이 있는 경우가 많습니다. 온도가 상승하면 기공이 녹거나 닫혀 기계적 안정성을 잃지 않고 리튬 이온 수송을 차단합니다. 분리막은 시트로 합성되어 전극과 함께 조립되거나 현장에서 하나의 전극에 증착됩니다. 비용 측면에서는 후자가 선호되는 방법이지만 다른 합성, 취급 및 기계적 문제가 있습니다. 고체 전해질과 일부 고분자 전해질에는 분리막이 필요하지 않습니다. 분리막에는 열 차단 메커니즘이 내장되어 있으며 모듈과 배터리 팩에 외부의 정교한 열 관리 시스템이 추가되었습니다. 이온성 액체는 열 안정성 때문에 고려되고 있지만 리튬이 양극에서 용해되는 등의 큰 단점이 있습니다. 고분자 전해질은 이온 전도성 고분자입니다. 이들은 종종 세라믹 나노입자와 복합재로 혼합되어 더 높은 전도성과 더 높은 전압에 대한 저항성을 제공합니다. 또한, 높은 점도와 준고체 거동으로 인해 고분자 전해질은 리튬 수상돌기의 성장을 억제할 수 있습니다. 13 따라서 리튬 금속 양극과 함께 사용할 수 있습니다. 고체 전해질은 리튬 이온 전도성 결정과 세라믹 유리입니다. 고체 내 리튬 이동도가 저온에서 크게 감소하기 때문에 매우 열악한 저온 성능을 나타냅니다. 또한, 고체 전해질은 수용 가능한 동작을 얻기 위해 특별한 증착 조건과 온도 처리가 필요하므로 분리막이 필요 없고 열폭주 위험이 없지만 사용 비용이 매우 비쌉니다. 결론적으로, 리튬이온 배터리 소재 전반적인 성능과 효율성에 중요한 역할을 합니다. 리튬 이온 배터리 . 지속적인 연구 개발 노력은 리튬 이온 배터리의 성능과 지속 가능성을 더욱 향상시키기 위해 새로운 재료와 기술을 계속해서 탐구하고 있습니다. | 
