リチウム イオン。 高耐熱リチウムイオンキャパシタの可能性:ジェイテクトが量産ラインによるサンプル供給を開始|MotorFanTECH[モーターファンテック]

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スマホからテレビのリモコン、ノートパソコン、車のバッテリーにいたるまで、私たちの現在の生活には電池が欠かせません。 その中でも広く普及しているのが「リチウムイオン電池」。 2019年に旭化成の吉野彰名誉フェローが「リチウムイオン電池の開発」の功績によりノーベル化学賞を受賞したことも、まだ記憶に新しい出来事でしょう。 今回は、いまや生活に不可欠な「リチウムイオン電池」について、開発や普及の歴史に触れながら、仕組みや特長を解説。 また、リチウムイオン電池を長持ちさせる使い方も紹介します。 リチウムイオン電池は身近な存在 2019年の12月10日、ノーベル化学賞が、米テキサス大学のジョン・グッドイナフ教授、米ニューヨーク州立大学のスタンリー・ウィッティンガム教授、そして旭化成の吉野彰名誉フェローに授与されました。 さまざまなメディアで受賞が報じられるとともに、リチウムイオン電池というものが広く取り上げられました。 リチウムイオン電池の開発は、1970年代にウィッティンガム教授がリチウム金属を用いた電池を考案したことに始まります。 1980年代初頭にはグッドイナフ教授がコバルト酸リチウムの使用を提案。 そして1980年代半ば、吉野氏がコバルト酸リチウムと炭素系材料を用いた電池を考案し、リチウムイオン電池の原型となる構成を生み出されました。 主に80年代は携帯電話やノートパソコンの開発が盛んに進められ、小型軽量かつ大容量の電池の需要が高まっていた時期でした。 その後90年代に国内の企業が相次いで商品化。 2000年代に入ると、携帯電話やノートパソコンから、デジタルカメラや音楽プレイヤー、2010年代にはスマートフォンやスマートウォッチへというようにさまざまな電子機器に普及していきました。 現在ではドローンや電気自動車、人工衛星や潜水艦にも搭載されています。 ノーベル賞と聞くと、とても複雑で難しいものに思えるかもしれません。 ですがリチウムイオン電池は、このように吉野氏らの研究に始まって、いまや私たちの社会に欠かせない存在となったのです。 電池のキホン! 電気はどうやって作られる? リチウムイオン電池の仕組みを知る前に、まずは電池の基本を押さえておきましょう。 電池は、化学反応により発電する「化学電池」と、熱や光などの物理エネルギーを利用して発電する「物理電池」に分かれます。 化学電池のうち、乾電池のように充電できない電池を「一次電池」と呼びます。 充電できるものは「二次電池」と呼び、その代表格がリチウムイオン電池です。 その他に、酸素と水素の反応を利用する「燃料電池」があります。 では、電池はどのように電気を作り出しているのでしょうか。 電池は「正極(プラス)」「負極(マイナス)」「電解質」の3つの要素で成り立っています。 この構成は基本的にどの電池も同じ。 各部位にどんな材料を使うかによって、電池の種類や性能が決まってくるのです。 下の図から、電池内で起こる化学反応を順番に見ていきましょう。 電子を失った物質の原子は、プラスの性質を持った「イオン」として電解質に溶け出します。 簡単にいえば、プラスとマイナスを持っていた原子から電子(マイナス)が抜けたため、プラスの性質が残るイオンとして溶け出すイメージです。 このとき、電子の移動とは反対方向に電流が流れ、電気エネルギーが発生(=放電)します。 イオンとくっついて正極から電子がなくなると、また負極から電子が移動してきて、イオンとくっつきます。 そうしてこの反応が続くと、やがて電子を放出する原子がなくなります。 つまり、原子がなくなって電子の流れが止まってしまうと電気を作れなくなり、電池切れの状態になるのです。 言い換えると、負極に原子がたくさんあれば、電池を長持ちさせられるというわけです。 電池の仕組みを簡潔にまとめると、• 化学反応により、電子とイオンが発生する• 電子とイオンの移動によって電気エネルギーが作られる• 電子が流れなくなると電池切れになる となります。 この3点を覚えておいてくださいね。 ココがすごい! リチウムイオン電池の特長 ここまで電池の基本を説明しましたが、リチウムイオン電池は他の電池と何が違うのでしょうか。 先に説明すると、リチウムイオン電池とは、電極に「リチウム」という金属を含んだ化合物を使い、「リチウムイオン」の移動によって放電する電池のこと。 先ほどと同じ図を使って、仕組みを解説します。 負極には、ある元素(A)とリチウム(Li)の化合物(ALi)を用います。 このとき反対方向に電流が流れ、電気エネルギーが発生します。 これが、リチウムイオン電池が電気を作る仕組みです。 また、充電時は電源から電流を流しますが、このとき電流は放電時と逆向きに流れます。 つまり、放電時とは逆の反応が起きているのです。 なお、電極に用いられる材料はさまざまです。 負極材料のAには、一般的に炭素系材料が用います。 正極材料のBには、コバルトやニッケルなどの金属が使われますが、複数の金属を組み合わせた化合物として用いられることもあります。 このように、リチウムイオンが電極のあいだを行ったり来たりして放電と充電を行うことから、リチウムイオン電池と呼ばれています。 しかし、他の物質でもいいはずなのに、どうしてリチウムが使われているのでしょうか。 それは3つの大きなメリットがあるからなんです。 まず、リチウムは金属の中で最も軽い部類に入る原子です。 周期表を見るとわかりますが、「H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne…」と全体でも3番目に出てきます。 電子を放出してイオンになる原子がたくさんあれば電池が長持ちすることは、電池の基本で説明しました。 リチウムは軽くて小さいため、リチウム原子を多く含んでいても、小さくて軽い電池を製造できます。 たとえば、同じ1時間で使いきるリチウムイオン電池とニッケル水素電池を作る場合、リチウムイオン電池のほうが小型軽量化しやすいので、体積(または重量)あたりのエネルギー効率を高められます。 だからこそ、携帯機器のバッテリーとして最適なんですね。 また、イオン化傾向が大きい点もリチウムの特徴。 イオン化傾向とは、イオンへのなりやすさを表します。 電池には、正極材料と負極材料でイオン化傾向に差があるほど、起電力(電圧)が高くなる性質があります。 したがって、イオン化傾向の大きいリチウムを使えば、電池の電圧をぐっと高められるのです。 一般的に二次電池は、電池を使いきる前に充電する「継ぎ足し充電」を繰り返すことで容量が減ってしまう「メモリー効果」という現象が発生します。 ですが、リチウムイオン電池は他の二次電池と比べてもこの現象が起きにくいという特長があります。 そのため、継ぎ足し充電をしても、バッテリーの寿命に影響が出にくいのです。 小さくてもパワフル! でも使い方には要注意 小型軽量でありながら高い電圧で電気を供給する点がウリのリチウムイオン電池ですが、それだけエネルギー密度が高いということでもあります。 加えて、電解質に可燃性の高い溶媒を使用するため、バッテリーが高温になったり内部でショートが起きたりすると、発火してしまう恐れがあるのです。 たとえば、直射日光下の窓辺や車のダッシュボードの上に放置したり、充電したまま出かけたりすると、バッテリーは高温状態に長時間さらされることになります。 また、充電中の機器の使用もバッテリーの温度上昇を招きかねません。 詳しくはでも紹介しています。 対策として、バッテリーには発火を防ぐ「セパレーター」が設置されています。 とはいえ、温度の上昇がバッテリーにとって大きなダメージになることに変わりありません。 高温状態にならないよう、温度に気を配りながらスマホを使用しましょう。 過度な放電や充電によって容量が低下してしまう点もリチウムイオン電池のデメリットの1つ。 バッテリー自体にも、過度な放電や充電を防ぐための保護回路が搭載されています。 さらに最近のAndroidスマホは、自動で過充電を防ぐ「いたわり充電」機能に対応する機種も増加。 このように発火や劣化の危険性はありますが、リチウムイオン電池の性能は年々向上しており、安全対策も施されています。 しかし、何より大切なのは、ユーザー自身が正しい使い方を心がけること。 リチウムイオン電池の特徴を覚えておくと、機器を長く安全に使い続けられるはずです。

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リチウムイオンキャパシタとは|JMエナジー株式会社

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リチウムイオン電池とリチウム金属電池は違うもの? 電池にリチウムと付く電池の種類はいくつかあり、リチウムイオン電池やリチウム金属電池、などが挙げられます。 しかし、これらのリチウムという言葉が付く電池がどういうものであるかはあまり知られていないかもしれません。 そこでこちらのページでは、 ・リチウムイオン電池とリチウム金属電池は違うもの? ・リチウム金属電池のメリット ・リチウム金属電池のデメリット というテーマで、リチウムイオン電池とリチウム金属電池の違いについて解説しています。 リチウムイオン電池とリチウム金属電池は違うもの? 結論から言いますと、 リチウム金属電池はリチウムイオン電池の中の一種であると言えます。 現在普及している一般的なリチウムイオン電池は、、を使用し、に を使用し、正極と負極の間にはを入れ、それらをなどのケースに入れたもので構成されています。 電解液に溶かす塩がLiを含んでおり、 充放電反応にリチウムイオンが関与することからリチウムイオン電池と呼ばれています。 このリチウムイオン電池の中でも、負極活物質にリチウム金属を使用したものをリチウム金属電池と呼びます。 また、二次電池であるリチウム金属電池は一次電池であるリチウムコイン電池(ボタン電池)とも異なります。 関連記事 リチウム金属電池のメリット それではなぜ、リチウム金属が負極活物質に使用されるのでしょうか? リチウム金属を負極活物質に使用するメリットとしましては、容量が大きいことが最も大きな理由です。 また、Liのは-3. 04Vであり、黒鉛との反応後のLiC6よりも電位が0. 1Vほど低いため、作動電圧が高く、エネルギー密度をより高められます。 つまり、リチウム金属の析出がおこることは電池としてはよくないです。 ) 関連記事 リチウム金属電池のデメリット しかし、 Li金属を負極活物質として使用するデメリットとして安全性が低いことが挙げられます。 Li金属での反応は充電時にLiが析出、放電時にLiイオンへ溶解することで充放電反応が進むのですが、を繰り返すとLiが析出する形状がデンドライト状(樹枝状)に伸びることで、セパレータを貫通し内部短絡を起こす場合が多くあるのです。 実際に以前はこのリチウム金属電池が世に出回っていましたが、発火事故が多く発生したために現在では普及していません。 特に電気自動車用やとして使用される場合は大型サイズであるため、安全性がより求められます) 関連記事.

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③知ってる?リチウム電池は「イオン」の有無で大違い

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リチウムイオン電池とリチウム金属電池は違うもの? 電池にリチウムと付く電池の種類はいくつかあり、リチウムイオン電池やリチウム金属電池、などが挙げられます。 しかし、これらのリチウムという言葉が付く電池がどういうものであるかはあまり知られていないかもしれません。 そこでこちらのページでは、 ・リチウムイオン電池とリチウム金属電池は違うもの? ・リチウム金属電池のメリット ・リチウム金属電池のデメリット というテーマで、リチウムイオン電池とリチウム金属電池の違いについて解説しています。 リチウムイオン電池とリチウム金属電池は違うもの? 結論から言いますと、 リチウム金属電池はリチウムイオン電池の中の一種であると言えます。 現在普及している一般的なリチウムイオン電池は、、を使用し、に を使用し、正極と負極の間にはを入れ、それらをなどのケースに入れたもので構成されています。 電解液に溶かす塩がLiを含んでおり、 充放電反応にリチウムイオンが関与することからリチウムイオン電池と呼ばれています。 このリチウムイオン電池の中でも、負極活物質にリチウム金属を使用したものをリチウム金属電池と呼びます。 また、二次電池であるリチウム金属電池は一次電池であるリチウムコイン電池(ボタン電池)とも異なります。 関連記事 リチウム金属電池のメリット それではなぜ、リチウム金属が負極活物質に使用されるのでしょうか? リチウム金属を負極活物質に使用するメリットとしましては、容量が大きいことが最も大きな理由です。 また、Liのは-3. 04Vであり、黒鉛との反応後のLiC6よりも電位が0. 1Vほど低いため、作動電圧が高く、エネルギー密度をより高められます。 つまり、リチウム金属の析出がおこることは電池としてはよくないです。 ) 関連記事 リチウム金属電池のデメリット しかし、 Li金属を負極活物質として使用するデメリットとして安全性が低いことが挙げられます。 Li金属での反応は充電時にLiが析出、放電時にLiイオンへ溶解することで充放電反応が進むのですが、を繰り返すとLiが析出する形状がデンドライト状(樹枝状)に伸びることで、セパレータを貫通し内部短絡を起こす場合が多くあるのです。 実際に以前はこのリチウム金属電池が世に出回っていましたが、発火事故が多く発生したために現在では普及していません。 特に電気自動車用やとして使用される場合は大型サイズであるため、安全性がより求められます) 関連記事.

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