18650バッテリーWikiの理解

前書き

18650リチウムイオン電池は充電式電池の一種です。このタイプのバッテリーには、放電時に負極から正極に移動し、充電時に戻るリチウムイオンが含まれています。 18650バッテリーは、医療機器、ポータブルガジェット、軍事および航空宇宙、ロボット工学、探査および測量、緊急バックアップバッテリー、商業金融など、さまざまなアプリケーションで使用できます。

リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、自己放電が少なく、メモリー効果がありません。これらのバッテリーには可燃性の電解液が含まれており、バッテリーが損傷したり、場合によっては誤って充電されたりすると、爆発や火災につながる可能性があるため、安全上の問題が発生します。リチウムイオン電池の火災後に特定の企業がガジェットをリコールするのを聞いたことがあるでしょう。

一般に、リチウムイオン電池には、電池寿命の延長、エネルギー密度の高さ、長期的なコスト削減、安全性など、いくつかの利点があります。

18650バッテリー対セル

これらの2つの用語は、バッテリーの問題で非常に一般的です。しかし、あなたはバッテリーとセルの違いを本当に理解していますか？バッテリーとセルには明らかな違いがあります。

バッテリーは、実際には、セル、電気接続、ハウジング、場合によっては制御および保護電子機器の集合体であるバッテリーパックです。 2つ以上のセルを端から端まで接続してバッテリーを作ることができます。

セルは、電極、セパレーター、電解質を含む単一の電気化学ユニットです。セルには、正と負のラベルが付いた2つの端があります。リチウムイオン電池の場合、正極はカソードで、リチウムベースの電極です。

セルは基本的に、正の端子から負の端子に電流を押し込みます。一方、バッテリーには、電流を流すために与えるプッシュを示す電圧のラベルが付いています。電圧が高いほど、プッシュは大きくなります。たとえば、6Vというラベルの付いたバッテリーは、1.5Vというラベルの付いたバッテリーよりも大きなプッシュを提供します。

18650バッテリーの発明と開発

リチウム電池のアイデアは、1970年代に英国の化学者Mスタンリーウィッティンガムによって最初に提案されました。 、彼がエクソンで働いていた間。 Whittinghamは、硫化チタン（IV）とリチウム金属を電極として使用してリチウム電池を開発しました。しかし、問題があり、この充電式リチウム電池は実用化できなかった。英国の化学者は、完全に密閉された条件下で合成する必要があり、非常に高価になる可能性があるため、バッテリーに二硫化チタンを採用することを決定したとき、悪い選択をしました。

二硫化チタンは、空気にさらされると反応して硫化水素化合物を形成し、不快な臭いを発し、ほとんどの動物に有毒です。この理由や他の多くの理由により、エクソンはウィッティンガムの二硫化リチウム電池の開発を続けることができませんでした。

さらに、リチウムは反応性の高い元素であるため、金属リチウム電極を含むバッテリーは安全性の問題に関連していました。水にさらされると、発火して水酸化リチウムと水素ガスを生成します。また、通常の状態では、金属リチウムは水酸化リチウム、炭酸リチウム、または酸化リチウムによって不活性になり、湿気のある空気と乾燥した空気の両方に接触すると劣化します。これらすべての要因により、金属リチウムを使用しない電池の開発に研究が導かれました。代わりに、電池にはリチウムイオンを受け入れて放出することができるリチウム化合物のみが含まれていました。

1977年、Samar Basuはグラファイト電極に取り組み、グラファイトへのリチウムの電気化学的インターカレーションを実証しました。その後、ベル研究所で実用的なリチウムインターカレーショングラファイト電極が開発されました。これは、リチウム金属電極バッテリーの代替品を提供します。

1980年、ヤザミはグラファイトへのリチウムの電気化学的インターカレーションがどのように行われるかを示しました。彼は、固体電解質を使用した電気化学的メカニズムにより、リチウムをグラファイトに可逆的に挿入できることを実証しました。当時入手できた有機電解質は、黒鉛負極での充電中に分解していた。ヤザミが発明したグラファイト電極の使用は、市販のリチウムイオン電池で最も一般的に使用される電極になりました。

多くの研究が継続され、多くの発明が所有者によって特許を取得しました。すべての新しい発明と研究は前のものに改善をもたらし、これは心を開くものとして役立ちました。開発が進むにつれ、リチウムイオン電池の性能と容量が向上しました。実際、1991年にソニーとアシャカセイは最初の商用リチウムイオン電池を発表しました。時が経つにつれ、独自のリチウムイオン電池を開発する企業が増え、2011年には、日本の携帯型二次電池の売上高の66％を占めるリチウムイオン電池が設立されました。

現在、リチウム電池の製造に携わっている企業はたくさんあります。評判の良い企業は、バッテリーの製造に実装できるより高度なイノベーションの研究と調査を続けています。より強力なリチウム電池が製造され、携帯性が向上しています。これは、リチウムイオン電池メーカーが投資している継続的な研究開発に起因する可能性があります。

18650バッテリーの充電と劣化

充電中、リチウム電池は外部電源に接続され、電池が生成するよりも高い電圧を供給します。これにより、充電電流が電池内を正極から負極に流れます。この間、リチウムイオンは負極に向かって移動し、インターカレーションによって多孔質電極材料に埋め込まれます。

放電中、リチウムイオンはバッテリー内の負極から正極に移動します。簡単に言えば、充電の逆が起こります。

さらに、リチウム電池は、接続されておらず、電流を供給していなくても、徐々に自己放電します。通常、自己放電率は低く、月に1.5〜2％になる可能性があります。ただし、温度と充電状態によって速度は増加します。また、バッテリーが古くなると、自己放電率が高くなります。

バッテリーの劣化も徐々に起こり、電極の化学的および機械的変化により容量が減少します。バッテリーは、マルチフィジックス電気化学システムとして分類できます。つまり、化学的、機械的、電気的、および熱的な障害が同時に発生するさまざまなメカニズムによって劣化します。

最も一般的なメカニズムには、リチウムメッキ、固体電解質相間層（SEI）の成長、電解質の熱分解、SEI層と電極粒子の機械的亀裂などがあります。

劣化は主に温度とともに増加し、約25℃の温度で最小の劣化が発生します。バッテリーが25°Cを超える温度で動作または保管されている場合、劣化が増加します。

高い充電レベルと高温は容量の損失を増加させることに注意する必要があります。温度を低くするために、適切な内部換気を確保する必要があります。

18650リチウムイオン電池の容量もサイクル数の影響を受けます。数千に達する多数のサイクルは、容量の損失につながります。電気化学的プロセスが遅いと、負極に固体電解質中間相（SEI）が形成されます。 SEIの形成はリチウムイオンの消費につながり、その結果、電極材料の充電および放電効率が低下します。

SEIフィルムは不溶性であるため、有機電解液中で安定した状態を保つことができます。電解質に適切な添加剤を使用してSEIの形成を促進すると、溶媒分子の引き付けを防ぎ、電極材料への損傷を回避できます。また、SEIはリチウムイオンの通過を許可しますが、電子の通過を防ぎ、これにより充電と放電のサイクルの継続性が保証されます。さらに、SEIは、リチウムイオンのさらなる消費を防ぐことにより、電極を大幅に改善し、バッテリーの性能と耐用年数も向上させることができます。

18650バッテリーの仕様

形状：円筒形リチウムイオン電池

サイズ：直径18mm、高さ65.0mm

電圧： 3.7V

容量： 1-5Ah

仕様： 18650セルが並列および直列に接続されているため、電圧が高くなり、放電時間が長くなります。

18650バッテリー購入ガイド

18650リチウム電池の購入を検討している場合は、評判の良い販売者を見つけることをお勧めします。優れた販売者は、バッテリーの分野で長年の経験があり、アプリケーションに最適なバッテリーについてアドバイスします。安全上の理由から、損傷していないバッテリーを必ず見つけてください。リチウム電池はあなたのニーズを満たすのに十分強力でなければなりません。