リチウムイオン電池はどのように機能しますか?

電気エネルギーの運搬および多くのデバイスの電源として、リチウムイオン電池は私たちにとって不可欠であると言えます。それがなければ、私たちの世界は適切に機能する可能性が低くなります。では、リチウムイオン電池とは？そして、何がそれほど重要なのでしょうか?

リチウム イオン バッテリーとは何ですか?また、その仕組みは?

リチウムイオン電池は充電式電池です。つまり、主に正極と負極の間のリチウムイオンの移動に依存しています。充放電中、Li+ は 2 つの電極間でインターカレートおよびデインターカレートされます。充電時、Li + は正極から脱離し、電解質を介して負極に埋め込まれ、負極はリチウム リッチな状態になります。放電するときは、その逆です。

リチウム電池はリチウム電池とリチウムイオン電池に分けることができます。携帯電話やラップトップなどの日常のガジェットにはリチウムイオン電池が使用されていますが、通常はリチウム電池と呼んでいます。一般に、リチウム電池はリチウムを含む材料を電極として使用するため、現代の高性能電池のアイコンとなっています。真のリチウム電池は、安全上のリスクが高いため、私たちの日常生活ではめったに使用されません.

リチウムイオン電池のメリットとデメリット

利点

• 高電圧。 単一セルの動作電圧は 3.7 ～ 3.8 V (リン酸鉄リチウムの場合は 3.2 V) と高く、Ni-Cd および Ni-MH 電池の 3 倍です。
• 比エネルギーが大きい。 実際の比エネルギーは約 555 Wh/kg です。これは、材料の比容量が 150 mAh/g を超える可能性があることを意味します（Ni-Cd の 3～4 倍、Ni-MH の 2～3 倍）。これは、理論値の 88% に近い値です。
• 長いサイクル寿命。 通常、500 回以上、または 1000 回以上の充電が可能で、リン酸鉄リチウムは 2000 回以上の充電が可能です。
• 小さな自己放電 .室温で、完全に充電されたリチウムイオンを 1 か月間保管した後の自己放電率は約 2% で、Ni-Cd (25-30%) や Ni-MH ( 30～35%)
• 急速充電。 1C の容量は 30 分間の充電後に公称容量の 80% 以上に達することができ、フェロリン電池の容量は 10 分間で公称容量の 90% に達することができます。
• 作業温度。 使用温度は-25～45℃です。電解質とカソードの改良により、-40～70℃まで膨張すると予想されます。

短所

• 簡単に年をとります。 他の二次電池とは異なり、リチウムイオン電池の容量はゆっくりと低下します。劣化率は使用回数や気温により異なります。高温は破壊的な可能性があるため (バッテリー材料が分解されます)、動作電流の高い電子製品にこの機能を組み込むのは簡単です。
• 過充電への不寛容 .過充電されると、過剰に埋め込まれたリチウム イオンが格子内に永久に固定され、放出できなくなり、バッテリー寿命が短くなります。
• 過放電に対する不寛容。 過放電中、電極はリチウム イオンを脱離しすぎて、格子が崩壊し、電池寿命が短くなります。
• 安全性の問題。 リチウム イオン バッテリーに使用されている有機電解質は、バッテリーに燃焼や爆発などの特定の安全上の危険をもたらします。

アプリケーション

現在、リチウムイオン電池は主に以下の分野で使用されています。

電子製品への応用

リチウムイオン電池は小型・軽量化が可能なため、携帯用電子機器に広く使用されています。携帯電話、デジタル カメラ、カムコーダー、ラップトップ、携帯ゲーム機 (PSP) の人気に伴い、リチウム イオン バッテリー市場は急速な成長を続けています。

輸送車両への適用

リチウムイオン電池は、優れたエネルギー密度と出力密度という利点があります。総合的に言えば、他のバッテリーよりも性能が優れているため、電動自転車や電気自動車などのさまざまな電気自動車で広く使用されています。

航空宇宙への応用

2004 年には、火星着陸船と火星探査車でリチウムイオン電池が使用されました。さらに、NASA の宇宙探査局やその他の宇宙機関は、宇宙ミッションでのリチウム イオン電池の使用を検討しています。現在、航空分野におけるリチウムイオン電池の主な機能は、打ち上げと飛行の修正、および地上での運用をサポートすることです。

バッテリーについて詳しく知りたい場合は、お気軽にお問い合わせいただくか、コメントを残してください。ご連絡をお待ちしております。