NCAバッテリー | 組成、正極および用途

NCAバッテリーについて

リチウムイオン電池、またはLi-ion電池は、二次(充電可能)電池の一種で、リチウムイオンが放電時にアノードからカソードへ電解質を通じて移動し、充電時にはその逆が起こるセルで構成されています。リチウムイオン電池にはいくつかの特有の利点があります。最も重要な利点は、高いセル電圧、高エネルギー密度、そしてメモリ効果がないことです。
NCAバッテリーは、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシドで作られたカソードを持つリチウムイオン電池です。これらは高い特定エネルギー、長い寿命、そして適度に良い特定パワーを提供します。

リチウムイオン電池の概要

カソードは複合材料(インターカレートされたリチウム化合物)で作られており、Li-ion電池セルの名称を定義します。アノードは通常、多孔性のリチウム化されたグラファイトで作られています。電解質は液体、ポリマー、または固体であることがあります。セパレーターはリチウムイオンの輸送を可能にするために多孔性であり、セルの短絡と熱暴走を防ぎます。
1999年に、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシドバッテリー、またはNCAが特別な用途で登場しました。これはNMCに似ています。NCAは高い特定エネルギー、長寿命、そして適度に良い特定パワーを提供します。NCAの使用可能な充電容量は約180~200mAh/gです。NCAの容量は、LiCoO2の148mAh/g、LiFePO4の165mAh/g、NMC 333(LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2)の170mAh/gなどの代替材料よりもかなり高いです。これらの電池の電圧は3.6Vから4.0Vの間で、公称電圧は3.6Vまたは3.7Vです。NCAのもう一つの利点は、優れた急速充電能力です。しかしながら、その弱点は、コバルトとニッケルの資源が限られていることと高コストです。

リチウムイオン電池の種類

リチウムイオン電池の種類は、カソード材料によって分類されます。電極には、インターカレーション電極と変換電極の2種類があります。インターカレーション電極は、リチウムイオンがインターカレートできるホスト材料として機能する材料です。LiCoO2とその派生物は典型的な例です。変換型カソード材料は、次世代の充電可能なリチウムおよびリチウムイオン電池の主要な候補の一つです。
最も一般的なリチウム電池の一つは、リチウムコバルトオキシド(LiCoO2)です。LiCoO2は最も一般的に使用されるカソード材料です。LiCoO2電池は非常に安定した容量を持っていますが、ニッケルコバルトアルミニウム(NCA)オキシドをベースにしたものよりも容量は低いです。しかし、LiCoO2カソードの魅力的な電気的特性にもかかわらず、コバルトはマンガンや鉄など他の遷移金属に比べて比較的高価です。現在、このタイプのバッテリーは携帯電話、タブレット、ラップトップ、カメラなどに使用されています。

NCA Battery

 

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