リチウムイオン電池の開発部品、発明、そして未来

リチウムイオン電池は何でできていますか？

リチウムイオン電池は、今日ではあらゆる形状とサイズのものです。ただし、バッテリーのサイズや形状に関係なく、内部はすべて同じように見えます。特定のリチウムイオンバッテリーパックには、次のようなものがあります。

• リチウムイオン電池。それらは、従来の単三電池のように円筒形にすることも、角柱形にすることもできます。

• バッテリーの温度を監視するための温度センサー。過熱は壊滅的な結果をもたらす可能性があります。
  

• 電圧変換器とレギュレータ回路。これは、バッテリーパック内の電圧と電流の安全なレベルを維持するためです。
  

• 電圧タップ。バッテリーパック内の個々のセルのエネルギー容量のモニターとして機能します。
  

• バッテリー充電状態モニター。これは、すべての充電プロセスを処理する小さなコンピューターです。これにより、バッテリーが可能な限り迅速かつ安全に充電されます。
  

• 追加のオプションのシールドコネクタがバッテリパック内に存在する場合があります。これにより、電力と情報がバッテリパックに出入りすることができます。
  

充電中、またはバッテリーの使用中であっても、バッテリーが熱くなりすぎると、コンピューター（バッテリー充電状態モニター）が電力の流れをシャットダウンして、物を冷やそうとします。このホットな状態でデバイスを使用しようとすると、このコンピューターはデバイスの使用を阻止し、デバイス自体の電源をオンにすることさえできなくなります。

リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は、金属製の外箱を備えています。バッテリーは加圧されているため、リチウムイオンセルには金属を使用することが重要です。金属製のケーシングには、いわゆるベントホールがあります。これは基本的に感圧穴です。バッテリーが熱くなりすぎて爆発の危険性がある場合、この通気孔は余分な圧力を解放し、状況を救うのに役立ちます。

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金属ケースの内側には、次の3つの薄いシート層があります。

• 正極。

• 負極。
  

• それらの2つの間のセパレータ。
  

これらの3枚の薄いシートは、ほとんどがエーテルでできている有機溶剤に浸されています。その溶剤はバッテリーの電解質として機能します。

リチウムイオン電池を発明したのは誰ですか？

英国の化学者M.スタンリーウィッティンガムは、1970年に最初にリチウムを使用して電池を製造することを提案しました。ウィッティンガムは硫化チタンとリチウムから作られた電極を使用しました。ホイッティンガムの充電式リチウム電池は、1970年代に最初に製造するのに非常に費用がかかったため、実用化することはできませんでした。それだけでなく、電極が動物や人間に有毒な空気にさらされたときに起こる化学反応もありました。これらの理由により、エクソンは「ウィッティンガムの努力に資金を提供した機関」がこのプロジェクトを閉鎖した。当時のリチウム電池は、リチウム金属が水と反応して可燃性水素ガスを放出するため、危険でした。そのため、代替案の必要性が求められました。そのため、1970年初頭の研究は、JO Besenhardが電池にリチウム金属の代わりにリチウム化合物を使用することを提案した1974年まで、その代替案を見つけることに焦点を当てていました。それ以来、リチウムイオン電池の開発は毎年急増しています。

ソニーが新製品のリチウムイオン電池を発表したのは1991年。それ以来、リチウムイオン電池の商業生産が行われてきました。本発明により、製造業者ははるかに小規模な携帯電話を製造することができた。

リチウムイオン電池の開発と将来は？

リチウムイオン電池は、少なくとも当面の間、製品が克服できないという評判を築いてきました。リチウムイオン電池は、充電式エネルギー源に最適なソリューションであることが証明されています。それだけでなく、今日では、エネルギーは再生可能資源（太陽と風）から直接リチウムイオン電池に蓄えることができます。

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科学者たちは、リチウムイオン電池の代替品を見つける必要はないと信じています。代わりに、現在の研究作業はすべて、それらのバッテリーをアップグレードすることです。 1970年に設計された最初のリチウム電池から現在に至るまで、現場で行われたのは同じ電池「リチウムイオン電池」のアップグレードと強化だけでした。

現在の研究は、リチウムイオン電池の内部から可燃性液体を除去することに焦点を当てています。それらのバッテリーを発火させる可能性のある液体。新しいアップグレードをソリッドステートバッテリーと呼びます。

リチウムイオン電池は現在、携帯型エネルギー源にとって最も経済的なソリューションであることも言及する価値があります。それらの製造価格は非常に手頃な価格になっており、すべての携帯電話、ラップトップ、さらには電気自動車メーカーにとってもナンバーワンの選択肢となっています。

リチウムイオン電池をかけがえのないものにするもう1つの理由は、少なくとも今のところ、そのサイズです。リチウムイオン電池をまとめて保管するのは簡単な作業です。それらはコンパクトで、小さく、柔軟性があり、用途が広いです。それらは簡単にそして手間をかけずに保管することができます。それだけでなく、それらの貯蔵寿命は驚異的です。 1つのバッテリーで最大10年間保管できます。

現在、研究はすべてのエネルギー貯蔵の側面でリチウムイオンを統合する方法にも焦点を合わせています。しかし、彼らが直面している問題は、比較的小さい排出率です。現在の課題は、1日以上持続できる非常に遅い放電システムを備えたリチウムイオン電池を製造することです。さらに、研究はこれらのバッテリーのサイズにも関係しています。彼らは大容量の小さなバッテリーを作りたいと思っています。前述のように、以前の電気自動車のバッテリーは約2トーンでしたが、現在はわずか300kgです。彼らがそれをさらに少なくすることができれば、それは正しい方向への大きな一歩になるでしょう。

さらに、リチウムイオン電池をより多くのアプリケーションに統合することで、最終的には地球を救うことができます。これは、前述のように、再生可能資源からのエネルギーをバッテリーに蓄えることができるためです。したがって、化石燃料の必要性を減らします。化石燃料の必要性を年間5％も削減することに成功した場合。そして今から1世紀も経たないうちに、私たちの惑星は化石燃料の使用から生じる有害な排出物から救われるでしょう。

リチウム電池の分野での研究は、今日ほど進歩したことはありません。 2019年、リチウムイオン電池の開発分野での素晴らしい業績により、3人の科学者にノーベル化学賞が授与されました。

この賞は、ジョンBグッドイナフ、Mスタンリーウィッティンガム、吉野彰に授与されました。彼らは賞金の均等な分け前を受け取ります。リチウムイオン電池での彼らの仕事は、化石燃料のない世界の基礎を築きました。それは文字通り、すべての人類にとって正しい方向への大きな一歩です。新しいリチウムイオン電池は、以前の電池よりもはるかに軽量でコンパクトになり、充電を長時間保持できるようになりました。さらに、コンパクトで柔軟なサイズにより、携帯電話からラップトップ、さらには電気自動車まで、あらゆるものに使用できます。

現代の技術と研究により、電気自動車のバッテリーの重量は2トーンではなく、300キログラムになりました。ノーベル賞受賞者の仕事により、太陽や風などの再生可能エネルギー源からのエネルギーをそれらのリチウムイオン電池に蓄えることができます。