リチウムイオン電池の構造

リチウムイオン電池の構造

リチウムイオン電池が利用可能になる前は、携帯機器用の電池にはニッケルカドミウム電池が含まれていました。携帯機器のバッテリーにリチウムを使用する研究では、いくつかの障害が発生しました。リチウムをバッテリーに最適なものにした特徴には、軽量でエネルギー密度が高いことが含まれます。リチウムの不安定な性質により、リチウム電池の研究の進展は鈍化しましたが、1991年に最初の商用形態のリチウムイオン電池が利用可能になりました。リチウムイオン電池の最初の商用形態は、ソニーによって導入されました。他の多くのメーカーは、持続可能なエネルギー源を追求するために追随してきました。今日、リチウムイオン電池は多くの機器や機器の携帯性の背後にあります。これらのバッテリーは、ほとんどのデバイスのポータブルバージョンを導入するアプライアンスのメーカーの能力の背後にあります。

リチウムイオン電池の構造は何ですか？

リチウムイオン電池は、電気エネルギーの貯蔵と伝達の背後にある特定のコンポーネントで構成されています。これらのコンポーネントには、セパレータ、カソード、電解質、およびアノードが含まれます。

カソードは、活物質を保持するバッテリーの一部です。活物質は、バッテリー内で起こる化学反応の背後にある物質です。この物質はリチウムであると考えられていますが、その不安定な状態により、カソード内の元素としてのリチウムの使用が制限されています。したがって、リチウムイオン電池の活物質には、酸化リチウムなどの化合物が含まれる。

リチウムイオン電池のカソード内には、活物質とは別に、他のコンポーネントがあります。これらのコンポーネントには、バインダーと導電性材料が含まれます。導電性材料は導電性を高め、バインダーはカソード内のすべてのコンポーネントの適切な位置合わせを促進します。

リチウムイオン電池には、電池の充電中にリチウムイオンが蓄えられるアノード部品があります。アノードとカソードの間の接続は、エネルギーの生成に寄与する電子の流れを可能にします。

リチウムイオン電池のアノードとして使用される材料には、グラファイトが含まれます。グラファイトは、リチウムイオンを提供する安定した環境と低い電気化学的反応性を含む品質のために適用されます。

リチウムイオン電池の電解質は、これらの電池の構成要素であり、発電時にリチウムイオンの動きを可能にします。したがって、電解質として使用される材料には、溶媒と塩が含まれます。

セパレーターは、安全性に貢献するリチウムイオン電池のコンポーネントです。これらのコンポーネントは、バッテリーの安全性と適切な機能を確保するために、イオンの適切な流れを保証します。

リチウムイオン電池はどのように機能しますか？

リチウムイオン電池のコンポーネントは、相乗効果を発揮してその動作を促進します。リチウムイオン電池は、本質的にイオンと電子の流れの結果として機能します。この場合のイオンはリチウムイオンです。バッテリーが充電されているとき、イオンはカソードを離れてアノードに行き、そこでバッテリーが充電されている間留まります。バッテリーが放電し始めると、イオンの流れが逆になります。この場合は、カソードからアノードへです。イオンは電解質を通って移動し、電子は外部回路を通って移動します。イオンと電子はリチウムイオン電池で動くため、相互作用は確立されていません。ただし、イオンと電子の流れの方向には反比例の関係があります。イオンが特定の方向に移動している場合、電子は順序方向に移動し、両方とも指定されたコンパートメント内を移動します。

電子とイオンの動きは、イオンが流れていないと電子が流れないという点で関係しています。充電期間中のイオンと電子の移動方向は、放電期間中のイオンと電子の流れの方向と反対です。充電期間中、リチウムイオンの移動方向はカソードからアノードへです。電子は反対方向に移動します。イオンと電子の動きは、バッテリーが完全に充電されるまで続きます。

バッテリーが放電すると、充電期間中にカソードからアノードに移動したイオンがカソードに戻ります。この動きは、充電中と同じように、バッテリーが完全に放電するまで続きます。

リチウムイオン電池の構造を保護する方法

リチウムイオン電池に関して安全上の懸念が提起されています。研究によると、リチウムイオン電池の製造業者は、発見された安全違反をめぐって電池のバッチをリコールしてきました。

リチウムイオン電池は放電サイクルが長いことで知られていますが、電池の構造を維持するためには保護対策が必要です。適用可能な保護手段には、バッテリー内の多数のセルの保護を確実にするためのオールインワンアプローチであるものが含まれます。リチウムイオン電池はセル数が多いため、すべてのセルに保護対策を講じる必要があります。

リチウムイオン電池のメーカーは、電池のパラメータを監視し、セルの損傷を防ぐ要素を統合しています。リチウムイオン電池の設計に統合された保護機能のコンポーネントには、信号分離コンポーネントと電圧および電流測定コンポーネントが含まれます。コンポーネントは、バッテリーパックの放電および充電レベルの監視を含むいくつかの目的を目的としています。

短絡保護は、リチウムイオン電池の保護の非常に重要な形式です。過電流保護機能は、リチウムイオン電池のセルを確実に保護する手段として、メーカーによってリチウムイオン電池にも組み込まれています。

リチウムイオン電池に関する既存の懸念があっても、メーカーは最大の安全性に向けて電池の特性を調整する手段を継続的に模索しているため、リチウムイオン電池は依然として一般的に安全であることを指摘することが重要です。

現在、リチウムイオン電池のメーカーは、3つのアプローチに沿って安全対策の設計において多くの進歩を遂げています。これらのアプローチには、バッテリーの活物質を制限すること、および上記のものを含むさまざまな安全対策を組み込むことが含まれます。リチウムイオン電池のメーカーも、最大限の安全性を実現するために、電池の主要コンポーネントの1つとして電池保護回路を含めることに重点を置いています。リチウムイオン電池の安全性は、リチウムイオン電池をより大規模に応用する余地があることから、注目を集める研究分野です。