リチウムイオン電池は現代生活に欠かせない要素となり、私たちが日々頼りにする機器やツールに静かに電力を供給しています。信頼性の高いバッテリー技術がなければ、モビリティ、コネクティビティ、そして緊急対応における多くの進歩が阻害されることになります。
バッテリーとは、最も単純な形では、エネルギーを化学的に蓄え、それを電気エネルギーに変換する装置です。単一の電気化学セルのような基本的なものから、複数のセルが連携して高電圧や大容量を供給する複雑なものまで、様々な形態があります。
充電式リチウムイオン電池の簡単な歴史
充電式リチウムイオン電池の化学は進化しており、それぞれが異なる進歩をもたらし、新しい用途を可能にした 4 つの主要なタイプがあります。 鉛酸, ニッケルカドミウム (Ni-Cd), ニッケル水素 (Ni-MH), リチウムイオンそれぞれの簡単な歴史を見てみましょう。
- 鉛蓄電池
1800年代に正式に導入された鉛蓄電池は、世界中で最も広く使用され、認知されているバッテリー化学構造の一つです。低い製造コスト、手頃な価格の原材料、優れた性能、そして長いサイクル寿命により、現在、世界のバッテリー市場の約40～45%を占めています。自動車、トラック、オートバイ、ATVなどの始動用車両では、鉛蓄電池の使用は一般的です。
- ニッカド電池
1899年にヴァルデマール・ユングナーによって発明され特許を取得したニッケルカドミウム（Ni-Cd）電池は、信頼性が高く、十分に研究された充電式電池技術として長い歴史を持っています。そのユニークな特性、例えば低い内部抵抗や高いサージ電流を流す能力は、さまざまな消費者向け、 商業および産業用途比較的低い内部抵抗と、極めて高いサージ放電電流を供給できる能力を持つため、ニッケルカドミウム電池はニッケルとカドミウムを含む有害物質に分類されているため、責任を持って廃棄する必要があります。多くの国では、カドミウムによる埋立地汚染を防ぐため、ニッケルカドミウム電池のリサイクルを義務付ける規制を設けています。消費者および企業は、指定のリサイクルセンターでニッケルカドミウム電池を廃棄する必要があります。
- NiMHバッテリー
ニッケル水素（NiMH）電池は1990年代初頭に登場し、ニッケルカドミウム（Ni-Cd）電池のより効率的で環境に優しい代替品として開発されました。セル電圧はNi-Cdと同じ1.2VDCであるため、NiMH電池は多くの用途において、既存の機器に改造を加えることなくNi-Cd電池を直接置き換えることができます。この互換性に加え、高いエネルギー密度と環境への影響の低減も相まって、NiMH電池は民生用電子機器においてNi-Cd電池を大きく凌駕するシェアを獲得しました。
- リチウムイオン電池
リチウムイオン (Li-Ion) バッテリーは、スマートフォンやノートパソコンからスマートウォッチや電子タバコのペンまで、あらゆる機器に電力を供給するポータブル電子機器の主流技術となっています。1990 年代半ばに登場した Li-Ion バッテリーは、その優れたエネルギー密度、軽量構造、再充電可能性により、すぐにニッケル水素 (NiMH) バッテリーを追い越して、モバイル デバイスの第一選択肢となりました。
「リチウムイオン電池」という用語には、実際には様々な化学的性質が含まれており、それぞれが用途に合わせて独自の特性を持っています。これらの違いは、正極と負極の材料の選択、そしてリチウムイオンが非水電解質をどのように移動するかによって決まります。この幅広い範囲により、エネルギー密度、安全性、充電速度などの特性をカスタマイズすることが可能になります。
リチウムイオン電池をどのように定義しますか?
リチウムイオン（Li-Ion）電池は、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム（Ni-Cd）、ニッケル水素（NiMH）などの従来の電池に比べて、エネルギー密度が高く、セル電圧が中程度から高く、軽量であるため、消費者向け電子機器の定番の選択肢となっています。この技術は、次のような現代のイノベーションにも力を与えています。 LEDバスルームミラー。
リチウムイオン電池は、まだライフサイクルの初期段階にあるものの、既に広く普及している革新的な技術です。コストの低下と性能向上に伴い、リチウムイオン電池は民生用電子機器、EV、大規模エネルギー貯蔵など、その役割を拡大しています。リチウムイオン電池の化学と設計における継続的なイノベーションを考慮すると、これらの電池は、より持続可能なエネルギーソリューションへの移行を支援しながら、様々な産業における将来の需要を満たす可能性を秘めています。リーディングカンパニーとして cカスタムバッテリーパックメーカー, CMB 未来の電力ソリューションの先駆者であることを誇りに思います。
充電不可能な一次リチウム電池
一次リチウム電池は1970年代から使用されており、主に産業、軍事、民生用途におけるポータブル電源として利用されています。長寿命、低メンテナンス性、高エネルギー密度といった特長を備えています。中には10～20年もの長期にわたる容量維持が可能な電池もあり、信頼性の高いバックアップ電源として活用できます。また、高温保管にも耐え、中には70℃まで耐えられるタイプもあり、過酷な環境下でも優れた性能を発揮します。
市場で最も人気のある基本的なリチウム電池の化学物質は、脱硫酸リチウム (LiFeS2) と二酸化マンガンリチウム (LiMnO2) です。
リチウムイオン電池の種類
充電式リチウム電池は、リチウム金属電池とリチウムイオン (Li-Ion) 電池の 2 つの主なカテゴリに分類されます。
リチウムはリチウム金属電池内の電解質と反応し、電極の表面に樹枝状結晶を形成します。
充電式リチウム電池の 2 番目の形式は、リチウムイオン電池として知られています。リチウムイオン電池の負極端子は、グラファイトなどの炭素ベースの物質で作られています。端子は、構造内にリチウムを蓄えて相互接続できる限り、どのようなタイプの合金または物質でも作ることができます。
充電式リチウムイオン電池に関するよくある質問
Q: なぜバッテリーにリチウムが使用されるのですか?
A: リチウムは、効率的で高性能なバッテリーシステムに貢献する独自の特性があるため、バッテリーに広く使用されています。
Q： リチウムイオン電池の保存期間 保管中ですか?
A: リチウムイオン電池の保管寿命は、保管条件や電池の特定の化学的性質によって異なりますが、通常は 3 ～ 6 年です。時間の経過とともに容量が低下する自己放電は、2 か月あたり 5% ～ XNUMX% の割合で発生します。
Q: すべてのリチウムイオン電池は充電可能ですか?
A: すべてのリチウムベースのセルが充電可能というわけではありません。リチウムイオンバッテリーは二次電池であるため、充電可能です。ただし、リチウム一次電池は一度しか使用できません。一次リチウム電池の充電は非常に危険で、過熱、膨張、さらには爆発につながる可能性があります。リチウム電池が充電可能かどうかご不明な場合は、メーカーの仕様書を必ずご確認ください。
Q: リチウムイオンと LiPo/リチウムポリマーの違いは何ですか?
A: リチウムイオンは、エネルギー密度とサイクル寿命を優先するアプリケーションに最適ですが、LiPo は、形状の柔軟性、高率でのより安全な放電、高性能環境での耐久性を必要とするアプリケーションによく選ばれます。
2の考え