リチウムイオン電池の充電-方程式、理論、ベストプラクティス

リチウムイオン電池は優れた性能を発揮します。それらを最大限に活用するには、適切に充電する必要があります。リチウムイオン電池が正しく充電されていないと、電池の動作が損なわれ、破壊されますのでご注意ください。

リチウムイオン電池を適切に充電することで、パフォーマンスが向上し、寿命が長くなります。その結果、リチウムイオン電池の充電は通常、電池管理システムと組み合わせて行われます。充電レベル、放電、およびこれらが発生する速度を制御します。

リチウムイオン電池の充電と放電の方程式は何ですか？

バッテリーの充電と放電の動的性能は、電流を蓄積および抽出できる速度です。充電・放電時には端子電圧が上下します。バッテリーの充電と放電のダイナミクスは、一定の充電で放出される電流入力として定義できます。バッテリーは低、中、高のレートで充電されます。高速放電の場合は、電圧が急激に低下していることを示しているため、高放電速度での容量のごく一部しか使用できません。

正極では、充電中に活物質が酸化されます。

負極での充電中、活物質は還元され、リチウムイオンは電解質の助けを借りて正極からセパレーターを通って負極に移動します。

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リチウムイオン電池は複数のサイクルにさらされるため、正極と負極、および電解質の物理的および化学的劣化により容量が失われます。

バッテリーが充電されると、カソードで酸化反応が発生します。これは、負に帯電した電子の一部が失われることを意味します。同数の正に帯電した挿入リチウムイオンが電解質溶液に溶解され、カソードの電荷を維持します。これらはアノードに移動し、そこでグラファイトで接続されます。電子は、リチウムイオンを接続するためにグラファイトアノードに堆積されます。

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放電化学：

放電中、リチウムイオンはアノードから相互接続し、電解質を介してカソードに戻ります。アノードに付着した電子を放出し、それが外部ワイヤを通って流れ、これにより、以前は動作していた電流が得られます。外部ワイヤ接続により、電子が自由に移動しながら反応を進行させることができ、正に帯電したリチウムイオンも負の電荷の動きのバランスを取ります。

リチウムイオン電池の充電理論を聞いたことがありますか？

リチウムイオン電池は完全に放電して寿命を迎えます。すべてのリチウムイオンが陰極に接続されており、その化学的性質はまだ発電できません。バッテリーを使用する前に、充電する必要があります。

バッテリー寿命の延長におけるバッテリー充電器の役割を検討する前に、リチウムイオンバッテリーの特性を確認しましょう。リチウムは、最も軽い金属の1つであり、反応性が高く、電気化学ポテンシャルが最も高いため、バッテリーに適した材料です。リチウムイオン電池には、金属状態のリチウムは含まれていません。代わりに、充電時と放電時に、それぞれバッテリーのカソードとアノードの間を行き来するリチウムイオンを使用します。

リチウムイオン電池電解質は、バッテリーの性能を向上させるために、添加溶媒（炭酸ジメチルや炭酸ジエチルなど）の混合物にリチウム塩を溶かした溶液です。リチウム塩が電解質に溶解すると、溶液にはイオンが含まれます。個々のリチウムイオンは、回路を完成させるためにアノードからカソードに完全に移動する必要はありません。イオンがアノードから放出されると、電極表面近くの電解質に他のイオンが存在し、カソードに容易に吸収されます。充電中は逆になります。

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鉛蓄電池の場合のように、リチウムイオンは完全に充電される必要はなく、そうすることは望ましくありません。もちろん、高電圧はバッテリーの消耗を引き起こす可能性があるため、充電しないことをお勧めします。より低い電圧範囲を選択するか、飽和充電を排除して、バッテリーの寿命を延ばしますが、実行時間も短縮します。消費者市場が最大のランタイムを促進するにつれて、これらの充電器は延長された耐用年数にわたって最大の効率になります。

1.充電中、リチウムイオンは正極（赤）から負極（青）へ、そして電解質（灰色）を通って流れます。電子は正極から負極に流れますが、外部回路をかなり回ります。電子とイオンは負極と結合し、リチウムを堆積します。

2.それ以上のイオンが流れない場合、バッテリーは完全に充電され、使用できる状態になっています。

3.放電後、イオンは電解質を通って負極から正極に戻ります。電子は電極のマイナス側から外部回路を経由してプラス電極に流れ、ラップトップを強化します。陽イオンと電子が正極で混合されると、そこにリチウムが堆積します。

4.すべてのイオンが後方に移動すると、バッテリーは完全に放電され、再充電する必要があります。

リチウムイオン電池の充電方法はありますか？

電池にはさまざまな形、サイズ、化学的性質があることがわかっているので、リチウムイオン電池もそうです。それらの多様な化学的性質と構造は異なる機能を提供し、多くの場合、効率、コスト、および安全性の間で交換されます。

高密度で軽量なため、リチウムイオン電池の充電方法があるかもしれません。ほとんどのリチウムイオン電池は一箇所に積み重ねられているため、バッテリーパックは他のバッテリータイプのスタックよりも軽量でコンパクトになっています。十分な量のリチウムイオン電池を積み重ねると、電気自動車の運転に必要な高電圧に達します。私たちの車はすべてすでにバッテリーを搭載していますが、ガソリンまたはディーゼルエンジンしか搭載しておらず、燃料がすべての仕事をします。

リチウムイオン電池は私たちの日常生活に欠かせないものです。電気自動車に使用したり、風が吹いていないときや太陽が輝いているときに風力や太陽光発電からエネルギーを蓄えるのに最適なものであるため、しばらくの間私たちと一緒にいます。