リチウム電池はどのように作られていますか-生産と環境コスト

リチウム電池は、現在、モバイル電子機器や電気自動車で最も使用されている電池の1つです。これらのバッテリーが他のバッテリー技術よりも使用される理由はいくつかあります。たとえば、モバイル電子機器では、軽量でエネルギー密度が高いリチウムイオン電池が使用されています。

リチウム電池を作るための最初の提案は1970年代に行われ、その後1990年代初頭に、ソニーのコマーシャルは市場で販売される最初のリチウム電池を製造しました。それ以来、これらのバッテリーの使用量の増加は増加しています。この記事では、これらのバッテリーの製造方法と環境への影響について説明します。

リチウム電池は、次の4つの主要コンポーネントで構成されています。

1.カソード;陰極は正極であり、リチウムイオンの供給源です。カソード上の活性イオンの数は、バッテリー容量とその電圧を決定するものです

2.アノード：これは負極であり、バッテリーの充電時にリチウムイオンが蓄えられる場所です。

3.電解質：これは、リチウムイオンがカソードとアノードの間を移動するための伝送媒体として機能する液体です。

4.セパレーター：セパレートは、カソードをアノードから分離して、それらが確実に分離するようにする物理的な材料です。

電池に使われているリチウムはどこから来たのですか？

リチウム電池に使用される主要な材料の1つはリチウムです。実際、これらの電池にリチウム電池という名前が付けられているのはそのためです。発見されたリチウムのほとんどは、南米のチリ、ボリビア、アルゼンチンなどの国で発見されています。少量のリチウムを持っている他の国もあります。これらには、米国、中国、ジンバブエ、ポルトガル、ブラジルなどが含まれます。

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このリチウムは、ほとんどの場合、ブライニーの地下池で見つかります。次に、これらの池の液体はポンプで排出され、地面に置かれて乾燥し、他の金属化合物と一緒に炭酸リチウムを形成します。その後、炭酸リチウムは、電池の製造に使用される純粋なリチウム金属を形成するために処理されます。

リチウム電池はどのように製造されますか？

リチウム電池の製造手順は次のとおりです

1.2つの電極を作る

リチウム電池の製造工程の最初の段階は、陰極（正極）と陽極（負極）の製造です。 2つの電極を作るプロセスは同じです。違いは、それぞれを作るために使用される材料にあります。陽極は、銅の金属箔に炭素粉末をコーティングすることによって作られています。

一方、陰極は、アルミニウム金属箔にリチウム金属酸化物粉末をコーティングすることによって作られています。炭素とリチウムの両方の金属酸化物粉末は、導電性バインダーと混合されてスラリーを形成してから、金属箔上に広げられて必要なコーティングを形成します。アノードとカソードのコーティングの厚さは両方とも、単位面積あたり同じ量のエネルギーを両方の電極に蓄えることができるように作られています。

陽極と陰極の箔をスラリー粉末でコーティングした後、温度を調整した機械（オーブン）を使用して乾燥させます。乾燥後、コーティングされたホイルは、バッテリーケーシングに収まるサイズにカットされます。

2.組み立てと梱包

カソードとアノードの準備ができたので、次のステップはそれらをセパレーターと一緒に組み立てることです。 2つの電極は一定の距離を置いて配置され、次にポリオレフィンで作られることが多いセパレーターが中央に配置されます。セパレーターもアノードとカソードと同じ形状とサイズにカットされています。

アノードとカソードの間にセパレータを配置して、次のステップは電極をそれぞれの端子に接続することです。次に、2つの電極とセパレーターのサブアセンブリが缶に入れられますが、電解液を注入するための準備は残されています。次に、缶はリース溶接または加熱によって密封されます。

次のステップは、電解液をバッテリーに注入することです。リチウム電池に一般的に使用される電解質は、六フッ化リチウム（LiPF6）です。電解液をバッテリーに注入するプロセスは、電解液が水と混ざらないように、乾燥した部屋で行う必要があります。これは、電解質が水と反応して、危険な有毒なフッ化水素酸を形成するためです。

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電解液が注入され、バッテリーが密閉されたら、次はバッテリーのブランド化です。バッテリーのブランド化には、必要に応じて、製造会社の名前、主要な安全上のヒント、およびバッテリーの主要な仕様の追加が含まれます。これらのバッテリーの製造に使用される上記のプロセスのほとんどは、ほとんどの企業で自動化されています。ただし、一部の中小企業では、一部のプロセスは手動で実行されます。

3.リチウム電池の環境コストはいくらですか？

地球からリチウムを抽出して純粋なリチウムに加工するプロセスは、環境に多くの影響を及ぼします。問題の1つは、このプロセスに大量の水がかかることです。研究によると、リチウムのトーンを抽出するには、約500,000ガロンの水が必要です。これは、農業や家庭での使用などの他のセクター、特にチリのように非常に乾燥しているが世界のほとんどのリチウムを持っている地域で水不足を引き起こす可能性があります。

プロセス中に発生する別の問題は、化学物質の一部が主な水流に漏れる場合です。これらの化学物質は、この汚染された水を食べる水生生物や動物にとって危険です。汚染された水を飲む魚や動物の死につながる水流の汚染の問題をめぐって、地域社会とリチウム抽出会社の間で実際に多くの衝突がありました。

結論

リチウム電池は、モバイルエレクトロニクス業界と電気自動車のゲームチェンジャーです。それらは、他のバッテリー技術よりも単位体積あたりより多くのエネルギーを蓄えることを可能にしました。リチウム金属はこれらのバッテリーに使用される主成分であり、地球から採掘されます。

このリチウムを入手するためのプロセスにはいくつかの環境コストがかかり、このテクノロジーの利点は環境コストの価値がないと主張する人もいます。しかし、この金属を抽出する企業は、プロセスが環境に与える悪影響を減らす手段を考案しています。