リチウムイオン電池とは？

バッテリーは、世界がこれまでに目撃した中で最高のテクノロジーの1つです。彼らは、世界が化石燃料から再生可能エネルギーに移行する必要がある適切な時期にやって来ました。自然環境に直面している地球温暖化や他の同様の御馳走で、私たちは秩序を回復する上でのバッテリーの役割を否定することはできません。

そして物事をさらに良くするために、技術は何年にもわたって改善し続けてきました。私たちは別の種類のバッテリーを持っていました、そしてそれらのすべての最高のものはリチウムベースです。

リチウムイオン電池（LIB）は、今日最も強力な電池の一部です。それらは強く、耐久性があり、より多くの力を生み出します。このガイドでは、LIBとは何かについて説明します。

リチウムイオン式の定義

リチウムイオン電池は、充電式電池のファミリーに含まれています。それらは高いエネルギー密度を持ち、一般的にポリマー電子機器を使用します。

多くの人がリチウム電池をLIBと混同しています。前者は後者が当てはまる傘です。一部のリチウム電池は使い捨てであるため、充電できません。一方、LIBは、挿入されたリチウムの使用を適用します。これにより、同じファミリーの他のバッテリーの金属リチウム電極とは異なります。

LIBには、電解質に囲まれた負極と正極が含まれています。この組み合わせにより、リチウムイオンが1つの電極から別の電極に自由に移動したり戻ったりするのに最適な媒体が作成されます。

放電中、電子は外部回路を通って流れ、電気エネルギーが流れます。生成されるエネルギーは、ほとんどの電子機器を機能させるのに十分強力です。

挿入（インターカレーション）または抽出（デインターカレーション）と呼ばれるプロセスが繰り返し実行されます。これにより、リチウムイオンは電極の構造に自由に出入りします。

LIBは「ロッキングチャールバッテリー」または「スイングバッテリー」とも呼ばれ、その理由を想像することができます。用語は、上記のように、リチウムイオンの動きに由来します。

放電により、リチウムイオンがアノード（通常はグラファイト= C6）からカソードに移動します。同時に、電子は外部回路を通って同じ方向に移動します。逆は、リチウムイオンと電極がアノードに戻って高エネルギーになっている再充電中に発生します。

これが上記の簡単な化学的性質です。リチウムをドープした酸化コバルト基板のカソードの半反応中に、次のようになります。

CoO2 + Li ++ e- LiCoO2

グラファイトのアノードでの半反応：

LiC6 C6 + Li + + e-

完全な反応、放電、および充電中の反応は次のとおりです。

LiC6 + CoO2 C6 = LiCoO2。

全体的な反応には限界があります。たとえば、バッテリーが過放電されると、コバルト酸リチウムアノードが過飽和になります。この場合、酸化リチウムが生成され、元に戻せない反応が発生します。一方、バッテリーの過充電は、コバルトIV酸化物の合成につながるため効果もあります。 X線回折に似たものです。

負電極から正電極へのリチウムイオンの輸送は、金属転移を酸化することによって行われます。これは、Li（1-x）CoO2中のコバルト（Co）が還元され、充電中にCO3 +からCO4 +に増加することを意味します。放電中には逆のことが起こります。 x <0.5の場合にのみコバルト電極反応を逆転させることができます。これが、排出に許容される深さがある理由です。

セルのエネルギーは、電圧と電荷の積を計算することによって求められます。リチウム電池には、次の理由で他の電池よりも多くの電力が含まれています。

・有機溶剤に塩を含む液体電解質の使用。

・固体電解質。最近の開発により、固体電解質の使用が促進され、バッテリーの性能が向上しています。

バッテリー技術の歴史

これがバッテリー技術の時系列の歴史です。

・1799年。イタリアの物理学者アレッサンドロボルタがボルタ電池を発明しました。彼は、回路に連続電流を供給する最初の電池を開発しました。このボルタ電池では、電極に亜鉛と銅が使用され、塩水に浸した紙が電解質になりました。

・1836年。40年後、英国の化学者ジョンフレデリックダニエルは新しいセル、ダニエルセルを作成しました。新しいセルは、水素気泡の問題を解決することを目的としていました。前発明では、亜鉛電極の底に水素の泡が堆積し、その寿命と使用を制限していた。ダニエルは、硫酸銅溶液で満たされた銅ポットの使用を紹介しました。さらに、容器内で硫酸と亜鉛電解液に浸しました。

・1859年。フランスの物理学者ガストンプランテが最初の充電式バッテリーを発明しました。これは、低コストで高サージ電流を備えた最初の鉛蓄電池でした。それらは今日でも自動車のスターターモーターに使用されています。

・1899年。WaldemarJungmarは、スウェーデンでニッケルカドミウムNiCad電池を発明しました。彼らは最初、液体電解質を使用した鉛蓄電池のように濡れました。これらのバッテリーは、現代のバッテリー技術の足がかりとして登場しました。

・1950年代。 DuracellやEnergizerなどのブランドは、アルカリ電池の開発で人気を博しました。それらは安価で、通常は充電できません。しかし、特定の電解質である水酸化カリウムは、それらを再充電可能にすることができます。現在使用されているアルカリ電池は、カナダのエンジニア、ルイス・アーリの発明です。彼は電極に亜鉛と酸化マンガンを使用しました。水酸化カリウムはアルカリ電解質として機能します。

・1989年。ニッケル水素NiMH電池は、有毒なカドミウムの代わりに水素吸収合金を使用して発明されました。それらはより環境に優しく、電動工具、デジタルカメラ、およびその他の電子機器に使用されます。

・1991年。リチウムイオン電池は、ソニーが最初の商用LIB電池をリリースしたことから始まります。これらは、前述のように、高エネルギー密度の高エネルギー電池です。

リチウムイオン電池の仕様

LIBバッテリーは、特定のタイプによって仕様が異なります。以下のように、12v – 100AhLIBバッテリーと24V– 100AhLimを検討してください。

LIBタイプ12V– 100Ah 24V – 100Ah

モデル番号。 012-00002GF 012-00004GF

公称容量100Ah100Ah

公称バッテリー電圧12VDC24VDC

操作V放電9.2VDC18.4VDC

動作V充電15VDC 30VDC

セルV最小カットオフ2.3VDC 2.3 VDC

セル電圧最大カットオフ4.2VDC 4.2 VDC

連続充放電電流100A100A

ライフサイクル80％/ 70％DOD> 2000 /> 5000> 2000 /> 5000

動作温度-40°C = 50°C-40°C + 50°C

動作モード消費350mA180mA

ワット時1320Wh2650Wh