リチウム電池とは何ですか？

リチウム電池とは何ですか？

リチウム電池は通常、2つのカテゴリに分類されます。

リチウム金属電池：リチウム金属電池は、一般に、正極材料として二酸化マンガン、負極材料として金属リチウムまたはその合金金属、および非水性電解質溶液を使用する電池である。

2.リチウムイオン電池：リチウムイオン電池は、一般に、正極材料としてリチウム合金金属酸化物、負極材料としてグラファイト、および非水電解質を使用する電池です。

リチウム金属電池はエネルギー密度が高いですが、理論的には3,860ワット/ kgに達する可能性があります。ただし、安定性が低く充電できないため、繰り返し使用するパワーバッテリーとして使用することはできません。リチウムイオン電池は、繰り返し充電できることから主電源電池として発展してきました。しかし、異なる要素の組み合わせのために、さまざまな性能の違いにおけるカソード材料の組成は、カソード材料のルートに関する業界の論争を引き起こし、そのため、双方に独自の長所と短所があります。

リチウムイオン電池：二次電池（充電式電池）は、主に正極と負極の間を移動するリチウムイオンに依存して動作します。充電および放電中、Li +は2つの電極間に挿入および脱挿入されます。充電中、Li +は正電極から脱挿入され、電解質は負電極に埋め込まれ、負電極はリチウムに富む状態になります。

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類されます。携帯電話とラップトップはどちらも、一般にリチウム電池と呼ばれるリチウムイオン電池を使用しています。電池は一般的に電極としてリチウム含有材料を使用し、現代の高性能電池の代表です。真のリチウム電池は、リスクが高いため、日常の電子機器ではめったに使用されません。

日本のソニー株式会社は、1990年に最初にリチウムイオン電池を開発しました。リチウムイオンを炭素（石油コークスとグラファイト）に挿入して負極（リチウム電池の場合はリチウム、従来のリチウム電池の場合はリチウム合金）を形成します。正極材料は、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO4に一般的に使用され、電解質にはLiPF6 +炭酸ジエチレン（EC）+炭酸ジメチル（DMC）が使用されます。

非毒性物質としての石油コークスとグラファイトは無毒であり、十分な資源を持っています。炭素に埋め込まれたリチウムイオンは、リチウムの高い活性を克服し、従来のリチウム電池の安全性の問題を解決します。正のLixCoO2は、充電および放電の性能と寿命に達する可能性があります。レベルが高いほど、コストが低くなり、リチウムイオン電池の全体的なパフォーマンスが向上します。リチウムイオン電池は21世紀に大きな市場を占めると予想されていました。

リチウムイオン二次電池の充電と放電の反応式は、LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + LixCです[1]。

リチウムイオン電池は、次の2種類の電池と簡単に混同されます。

（1）リチウム電池：負極として使用される金属リチウム。

（2）リチウムイオン電池：非水性液体有機電解質を使用しています。

（3）リチウムイオンポリマー電池：液体有機溶媒のゲル化に使用されるポリマー、または全固体電解質が直接使用されます。リチウムイオン電池は、一般的に、負極としてグラファイトベースの炭素材料を使用します。

「リチウム電池」とは、負極材料としてリチウム金属またはリチウム合金を使用し、非電解電解液を使用する電池の一種である。リチウム金属電池は、1912年にギルバートN.ルイスによって最初に提案され、研究されました。1970年代に、MSウィッティンガムはリチウムイオン電池を提案し、研究を開始しました。リチウム金属の非常に活発な化学的性質のために、リチウム金属の処理、保管、および使用は、環境に対して非常に厳しいものです。そのため、リチウム電池は長い間使用されていません。科学技術の発展に伴い、リチウム電池が主流になりました。

リチウム電池は、リチウム金属電池とリチウムイオン電池の2つのカテゴリに大別できます。リチウムイオン電池は金属リチウムを含まず、充電可能です。二次電池の第5世代リチウム金属電池は1996年に誕生し、その安全性、比容量、自己放電率、性能価格比はリチウムイオン電池よりも優れています。独自の高い技術的要件のため、国内でこのようなリチウム金属電池を製造している企業はごくわずかです。

リチウム金属電池：

リチウム金属電池は、一般に、正極材料として二酸化マンガン、負極材料として金属リチウムまたはその合金金属、および非水性電解質溶液を使用する電池である。

リチウム電池の基本原理

リチウム電池の基本原理

放電反応：Li + MnO2 = LiMnO2

リチウムイオン電池：

リチウムイオン電池は、一般に、正極材料としてリチウム合金金属酸化物、負極材料としてグラファイト、および非水電解質を使用する電池である。

帯電した正極で起こる反応は

LiCoO2 == Li（1-x）CoO2 + XLi ++ Xe-（電子）

帯電した負極で起こる反応は

6C + XLi ++ Xe- = LixC6

二次電池の総反応：LiCoO2 + 6C = Li（1-x）CoO2 + LixC6

ポジティブ

陰極材料：多くのオプションの陰極材料があり、主流の製品のほとんどはリン酸鉄リチウムを使用しています。さまざまなカソード材料の比較：

LiCoO2

3.7V

140mAh / g

Li2Mn2O4

4.0V

100mAh / g

LiFePO4

3.3V

100mAh / g

Li2FePO4F

3.6V

115mAh / g

正極反応：放電中にリチウムイオンが埋め込まれ、充電中にリチウムイオンがデインターカレートされます。充電時：LiFePO4→Li1-xFePO4 + xLi ++ xe-放電：Li1-xFePO4 + xLi ++ xe-→LiFePO4。

負極

陽極材料：グラファイトが主に使用されます。新しい研究により、チタン石がより良い材料である可能性があることがわかりました。

負電極反応：放電中にリチウムイオンがデインターカレートされ、充電中にリチウムイオンが埋め込まれます。

充電時：xLi ++ xe- + 6C→LixC6

放電時：LixC6→xLi ++ xe- + 6C

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