カソード材料のさまざまな種類は何ですか？

信頼できるリチウムイオン電池の製造に関しては、通常、カソード材料が制限要因です。充電式のバッテリーが増え続ける使用により、科学者は高出力と安全な動作を組み合わせたカソード材料を探し続けています。アプリケーションに応じて、さまざまな材料が使用されています。消費者用電化製品のバッテリーは、主要なカソード材料としてコバルト酸化物を長い間使用しており、鉄リン酸塩は電気自動車のバッテリーを需要があります。

カソード材料の望ましい品質は、充電可能なバッテリーを生成できる可逆反応を伴い、この反応が関与する材料間の位相変化を引き起こさないことです。ガス、液体、固体の段階間の材料を変更するために必要な余分なエネルギーにより、このような変化を伴うバッテリーを設計することは非現実的です。充電式リチウム電池の初期バージョンは、溶融硫黄をカソードとして使用し、華氏842度の溶融塩に囲まれています（450度escelsius）。これらのバッテリーは高出力を提供する可能性がありますが、液体材料を分離したままにすることはあまりにも問題でした。研究者は、硫黄をカソード材料として使用する実用的な方法を探しています。

より良いカソード材料の開発における困難の1つは、それらの固有のボラティリティです。バッテリーが機能するためには、カソードは他の電極であるアノードに対して強力な電荷を持つ必要があります。これには、酸素含有量が高い物質が必要です。このような材料は、特にバッテリー内で起こる化学反応にしばしば関連する熱と組み合わせると、非常に可燃性が潜在的に非常に可燃性です。

これは、カソードの硫黄化合物に関心のある理由の1つです。硫黄には、揮発性のない酸素の電気性があります。硫黄化合物の問題は、寿命が短いカソードを生成することですESPANS、それらの化学反応により、2つの電極を分離する電解質材料に溶解する副産物が残るため、

1970年代初頭、溶融硫黄を使用するというアイデアをあきらめた研究者の注目を集めた化合物の新しいグループが現れました。これらの化合物の中で最も軽いディスルフィドチタンは、この10年間に一般的に使用されていました。 1980年頃に酸化リチウムコバルトに置き換えられ、最初に真に成功したリチウムイオンバッテリーを生成しました。

酸化物コバルトは、市場で支配的なカソード材料であり、携帯電話とラップトップコンピューターの充電式バッテリーで一般的に使用されています。心臓除細動器などの医療機器では、酸化銀はカソードに一般的に使用されています。このタイプのバッテリーには、化学反応の副産物として銀があり、これによりバッテリーの導電率が向上します。

リン酸鉄、そしてそれほどではないがチタン酸リチウムは、自動車メーカーから注目を集めています。電気自動車用バッテリーの潜在的なカソード材料。この理由の1つは、これらの化合物から作られたカソードを備えたバッテリーがわずか10分で迅速に充電できるためです。ニッケレートで作られたカソードを持つ細胞は、エネルギー密度が最も高くなっています。この高エネルギー密度は、リン酸鉄またはリチウムチタン酸塩ほど安全ではないことを意味します。