蓄電池の利点は何ですか？

中国のエネルギー貯蔵産業の技術的道筋 – 電気化学エネルギー貯蔵：現在、リチウム電池の一般的な正極材料は、主にリチウムコバルト酸化物（LCO）、リチウムマンガン酸化物（LMO）、リチウム鉄リン酸（LFP）、および三元系材料です。リチウムコバルト酸塩は、高電圧、高タップ密度、安定した構造、優れた安全性を備えた最初の商用正極材料ですが、高コストで容量が低いです。リチウムマンガン酸塩は、低コストで高電圧ですが、サイクル性能が悪く、容量も低いです。三元系材料の容量とコストは、ニッケル、コバルト、マンガン（NCAに加えて）の含有量によって異なります。全体的なエネルギー密度は、リチウム鉄リン酸およびリチウムコバルト酸塩よりも高くなっています。リチウム鉄リン酸は、低コスト、優れたサイクル性能、優れた安全性を備えていますが、電圧プラットフォームが低く、圧縮密度が低いため、全体的なエネルギー密度が低くなっています。現在、電力部門では三元系とリチウム鉄が主流ですが、消費部門ではリチウムコバルトが多くなっています。負極材料は、炭素材料と非炭素材料に分類できます。炭素材料には、人工黒鉛、天然黒鉛、メソフェーズカーボンマイクロ球、ソフトカーボン、ハードカーボンなどがあります。非炭素材料には、チタン酸リチウム、シリコン系材料、スズ系材料などがあります。天然黒鉛と人工黒鉛は現在最も広く使用されています。天然黒鉛はコストと比容量に利点がありますが、サイクル寿命が短く、一貫性に欠けます。一方、人工黒鉛の特性は比較的バランスが取れており、優れた循環性能と電解質との良好な適合性を備えています。人工黒鉛は主に大容量の車載用パワーバッテリーとハイエンドの民生用リチウム電池に使用され、天然黒鉛は主に小型リチウム電池と汎用民生用リチウム電池に使用されます。非炭素材料のシリコン系材料は、現在も継続的な研究開発の過程にあります。リチウム電池セパレータは、製造プロセスによって乾式セパレータと湿式セパレータに分類でき、湿式セパレータの湿式膜コーティングが主要なトレンドになります。湿式プロセスと乾式プロセスにはそれぞれ長所と短所があります。湿式プロセスは、細孔径が小さく均一で薄膜が得られるという利点があるが、投資額が大きく、プロセスが複雑で、環境汚染も大きい。一方、乾式プロセスは比較的簡便で、付加価値が高く、環境にも優しいが、細孔径や多孔性を制御するのが難しく、製品の薄膜化も困難である。

中国のエネルギー貯蔵産業の技術的道筋 - 電気化学エネルギー貯蔵: 鉛蓄電池 鉛蓄電池 (VRLA) は、電極が主に鉛とその酸化物で構成され、電解液が硫酸溶液である電池です。鉛蓄電池の充電状態では、正極の主成分は二酸化鉛であり、負極の主成分は鉛です。放電状態では、正極と負極の主成分は硫酸鉛です。鉛蓄電池の動作原理は、鉛蓄電池は二酸化炭素とスポンジ状金属鉛をそれぞれ正極と負極の活性物質とし、硫酸溶液を電解液とする電池の一種であるということです。鉛蓄電池の利点は、比較的成熟した産業チェーン、安全な使用、簡単なメンテナンス、低コスト、長い耐用年数、安定した品質などです。欠点は、充電速度が遅い、エネルギー密度が低い、サイクル寿命が短い、汚染を引き起こしやすいなどです。鉛蓄電池は、通信、太陽光発電システム、電子スイッチシステム、通信機器、小型バックアップ電源（UPS、ECR、コンピュータバックアップシステムなど）、緊急機器などの待機電源として、また通信機器、電気制御機関車（取得車両、自動輸送車両、電気自動車）、機械工具始動器（コードレスドリル、電動ドライバー、電動そり）、産業機器/計測機器、カメラなどの主電源として使用されます。

中国のエネルギー貯蔵産業の技術的道筋 - 電気化学エネルギー貯蔵: 液流電池とナトリウム硫黄電池 液流電池は、不活性電極上の可溶性電気対の電気化学反応によって電気を蓄え、放電できる電池の一種です。典型的な液流電池の単量体の構造には、正極と負極、隔膜と電極に囲まれた電極室、電解液タンク、ポンプ、パイプラインシステムが含まれます。液流電池は、液体活性物質の酸化還元反応によって電気エネルギーと化学エネルギーの相互変換を実現し、電気エネルギーの貯蔵と放出を実現する電気化学エネルギー貯蔵装置です。液流電池には多くの細分化されたタイプと具体的なシステムがあります。現在、世界で実際に深く研究されている液流電池システムは、全バナジウム液流電池、亜鉛臭素液流電池、鉄クロム液流電池、ナトリウムポリ硫化物/臭素液流電池の4種類のみです。ナトリウム硫黄電池は、正極、負極、電解質、隔膜、およびシェルで構成されており、一般的な二次電池（鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池など）とは異なります。ナトリウム硫黄電池は、溶融電極と固体電解質で構成されています。負極の活物質は溶融金属ナトリウムであり、正極の活物質は液体硫黄と溶融ポリ硫化ナトリウム塩です。ナトリウム硫黄電池のアノードは液体硫黄で構成され、カソードは液体ナトリウムで構成され、セラミック材料のベータアルミニウム管が中央で分離されています。電極を溶融状態に保つために、電池の動作温度は300℃以上に維持する必要があります。中国のエネルギー貯蔵産業の技術的道筋 - 燃料電池：水素エネルギー貯蔵セル 水素燃料電池は、水素の化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する装置です。基本的な原理は、水素が燃料電池のアノードに入り、触媒の作用でガスプロトンと電子に分解され、生成された水素プロトンがプロトン交換膜を通過して燃料電池のカソードに到達し、酸素と結合して水を生成すること、電子が外部回路を通って燃料電池のカソードに到達して電流を形成することです。本質的には、電気化学反応発電装置です。世界のエネルギー貯蔵産業の市場規模 - エネルギー貯蔵産業の新規設置容量は2倍になりました - 世界のエネルギー貯蔵産業の市場規模 - リチウムイオン電池は依然としてエネルギー貯蔵の主流形態です - リチウムイオン電池は、高エネルギー密度、高変換効率、高速応答などの利点があり、現在、揚水発電を除いて設置容量の割合が最も高くなっています。EVTankとIvy Institute of Economicsが共同で発表した中国のリチウムイオン電池産業の発展に関する白書（2022年）によると。ホワイトペーパーのデータによると、2021年のリチウムイオン電池の世界出荷総量は562.4GWhとなり、前年比91%の大幅増となる見込みで、世界の新規エネルギー貯蔵設備におけるリチウムイオン電池のシェアも90%を超える見込みです。近年、バナジウムフロー電池、ナトリウムイオン電池、圧縮空気などの他のエネルギー貯蔵方式も注目を集めていますが、リチウムイオン電池は性能、コスト、実用化の面で依然として大きな優位性を持っています。短期的および中期的に、リチウムイオン電池は世界のエネルギー貯蔵の主力となり、新規エネルギー貯蔵設備におけるリチウムイオン電池のシェアは高い水準を維持するでしょう。

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