6s リポバッテリーのカソード材料の詳細な説明

6sリポバッテリーのコスト構造の観点から見ると、正極、負極、電解質、セパレーターの4つが主要な原材料であり、ワイヤーハーネス、コネクター、導電剤などの他の材料に比べてコストに占める割合がはるかに高いです。これは6sリポバッテリーと同様で、基本的な動作原理は同じです。次に、専門の6sリポバッテリーメーカーCNHLが上記4つの材料の正極材料について詳しく紹介します。
6sリポバッテリーの電解質含有量については、以下の記事に詳細な紹介があり、興味のある方はご自身でご確認ください：
Cnhl 6sリポバッテリー電解質、実用機能とクラシックシステム構造

6sリポバッテリー正極材料

現在、正極材料は6sリポバッテリーのコア材料であり、6sリポバッテリーの性能を決定する重要な要素です。製品の最終的なエネルギー密度、電圧、寿命、安全性に直接影響を与えます。また、6sリポバッテリーで最も高価な部分でもあります。そのため、6sリポバッテリーはしばしば正極材料の名前で呼ばれ、例えば三元電池は三元材料を正極に使用した6sリポバッテリーです。
異なる正極材料の違いは明らかで、適用分野も異なります。一般的な正極材料はリチウムコバルト酸化物（LCO）、リチウムマンガネート（LMO）、リチウム鉄リン酸塩（LFP）、三元材料（NCM）に分けられます。

1) リチウムコバルト酸化物6sリポバッテリー正極材料

6sリポバッテリーの最初に商業化された正極材料です。ニッケル水素や鉛蓄電池などの充電池よりもエネルギー密度が高く、6sリポバッテリーの開発可能性を最初に示しましたが、非常に高価でサイクル寿命が短いです。3C電子製品にのみ適しています。リチウムマンガネートはコストが低いものの、エネルギー密度は良くありません。初期の低速電動車両、例えばバッテリーカーにある程度使われていました。現在は主に電動工具やエネルギー貯蔵分野で使用され、パワーバッテリーではあまり見られません。
現在は主に電気自動車分野で使用されており、三元材料とリチウム鉄リン酸塩の2つの技術ルートがあります。2020年の6sリポバッテリーの正極材料の割合は第1位（46%）と第2位（25%）です。

2) 三元6sリポバッテリー正極材料

主な利点は高いエネルギー密度です。同じ体積と質量の下で、バッテリー寿命は他の技術ルートを大きく上回ります。しかし欠点も明らかで、安全性が低く、衝撃や高温環境での発火点が低いです。針刺しや過充電などの最近の安全試験では、より高温になるため、大容量の三元電池は試験に合格しにくいです。安全性能の欠陥が三元材料技術ルートの大規模組立と統合応用を制限しています。

3) リチウム鉄リン酸塩6sリポバッテリー正極材料

鉄リン酸塩は三元材料とは正反対で、エネルギー密度（6sリポバッテリーのエネルギー密度については以下の記事に詳細があります：
1200mahリポバッテリーエネルギー密度改善 - セル密度改善）とバッテリー寿命は平均的ですが、安全性は非常に良好です。結晶構造は独特のオリビン型で、空間骨格構造が変形しにくく、高温環境でも安定を保てます。

6sリポバッテリー正極材料比較

1) 安全性

三元材料は約150℃～250℃で分解し酸素を放出し、電解質を燃焼させます。対照的にリチウム鉄リン酸塩の分解温度は約600℃で、安全性の優位性が非常に明らかです。これらの利点により、リチウム鉄リン酸塩は三元電池が通過できない多くの安全試験に合格できます。

2) 寿命

一方、鉄リン酸塩6sリポバッテリーの寿命も大きな利点があり、サイクル回数は他の技術ルートをはるかに超えています。これは電気自動車消費者の2つの重要な要求、安全性と耐久性に応えています。
現在、三元電池の搭載容量は減少し、鉄リン酸塩6sリポバッテリーの市場シェアは急速に増加しています。統計によると、2020年の国内パワーバッテリーの累計販売量は65.9GWhに達し、そのうち三元6sリポバッテリーは38.9GWhで車両に搭載され、61.1%を占め、累計で4.1%減少しました。鉄リン酸塩6sリポバッテリーは24.4GWh搭載され、38.3%に対し61.1%を占め、累計で20.6%増加し、販売が前年比で増加した唯一のパワーバッテリータイプとなっています。

3) 価格

安全性の利点に加え、リチウム鉄リン酸塩の販売急増のもう一つの大きな要因は安価であることです。長い間、三元電池の原材料コストが高い主な理由（約90%を占める）はコバルトの大量需要です。コバルトは希少鉱物で非常に高価で採掘が極めて不安定であり、価格は激しく変動します。サプライチェーンも非常に脆弱で、下流産業に影響を与えやすいです。
初期には政府補助金の存在により三元電池の高コストは目立ちませんでしたが、近年補助金が継続的に減少し、コスト圧力が増大し、バッテリーメーカーは代替材料を探すことを余儀なくされています。
リチウム鉄リン酸塩のコスト優位性はコバルトを含まないことであり、1トンあたりの価格が高水準でも三元材料よりはるかに低いです。
同時に、充電スタンドの急増により鉄リン酸塩6sリポバッテリーの寿命の短さを補うこともできます。典型的なリチウム鉄リン酸塩電気自動車の航続距離は約300～400kmで、都市交通のニーズを十分に満たします。三元電池はこの応用シナリオでそのコア利点を発揮できません。
コストとインフラの二重の推進により、より多くの自動車メーカーがリチウム鉄リン酸塩技術ルートを選択するのは驚くことではありません。三元電池から始まったパワーバッテリー大手のCATLでさえ、鉄リン酸塩6sリポバッテリーの生産能力を急速に増強し、国内テスラモデル3の標準バッテリー寿命版に鉄リン酸塩6sリポバッテリーを供給しています。

三元6sリポバッテリーの開発動向

しかし、三元電池の開発は止まっていません。この技術ルートの長期的な傾向は、高ニッケル・低コバルトの比率によるコスト削減、いわゆる高ニッケル三元材料です。
ニッケル、コバルト、マンガンの3元素の比率により、三元材料は主に111、523、622、811の4タイプに分けられます。市場シェアの観点から、現在の5シリーズ（すなわち523）三元材料が主流です。2020年には三元材料市場のシェアが50%を超えました。8シリーズ（すなわち811）電池は高ニッケル化の傾向により急増し、市場シェアは2018年の6%から2020年には24%に増加しました。潜在力は巨大です。
一方で、高ニッケル三元6sリポバッテリーは高価なコバルト金属の使用を減らし、コストをより管理しやすくしています。もう一方で、バッテリー容量が大幅に増加し、消費者のニーズにより合致しています。近年、国内電気自動車の航続距離は急速に伸びており、高ニッケル電池が貢献しています。
しかし、それに伴いニッケル含有量の増加は加工の難易度を急速に上げ、潜在的な安全性の低下を招いています。2020年に811電池が大規模に組み立てられた際、頻繁に自然発火事故が発生し、この技術ルートは疑問視されました。
811電池を大規模に使用した最初のモデルであり、811新エネルギー車の最古モデルであるGAC Aion Sは、2020年5月から8月にかけて3件の連続自然発火事故が発生し、これらはすべて811電池でした。氷山の一角に過ぎません。高ニッケル三元材料の安全性欠陥はバッテリーメーカーが解決しなければならない問題であり、そうでなければ乗用車消費者を納得させることは難しく、より高い安全性が求められる商用車での使用はさらに不可能です。

三元6sリポバッテリー正極新材料

ニッケル・コバルト・マンガン（NCM）三元材料に加え、ニッケル・コバルト・アルミニウム（NCA）合金を正極に使用する三元材料もあります。NCMと比べてNCAはエネルギー密度がさらに向上していますが、安全性能はあまり改善されていません。現在、テスラが主なNCA電池のユーザーであり、2020年4月にはバッテリー寿命を改善できる新しい生産技術の特許も申請しています。
しかし、リーダーに好まれているものの、NCA技術ルートは中国では非常に稀で、2020年の国内三元材料市場の出荷量はわずか4%であり、パナソニックが現在世界で唯一の主要メーカーです。
以上が本日CNHLがお届けする6sリポバッテリーの正極材料の全内容です。全文を読んでいただければ、6sリポバッテリーの正極材料の種類について理解が深まったと思います。6sリポバッテリーの正極材料は主にリチウムコバルト酸化物（LCO）、リチウムマンガネート（LMO）、リチウム鉄リン酸塩（LFP）、三元材料（NCM）です。6sリポバッテリーの詳細情報については、以下をクリックしてください：1300mah 6sバッテリーの開発史