リチウムイオン電池の充電と放電

リチウムイオン電池は、充電中および放電中のリチウムイオンの動きがすべてです。イオンが電力を吸収（充電）しているときは一方向に移動し、電力を供給（放電）しているときは反対方向に移動します。リチウムイオン電池をいつ交換するかわからない人もいます。その上、他の人は充電と放電のプロセスがどのように機能するかについての考えを持っていません。

記事の終わりまでに、バッテリーを交換する適切な時期を知るのに役立つヒントが得られます。さらに、充電と放電の全プロセスをご案内します。最後に、リチウムイオン電池の充電と放電の特性を確認します。

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リチウムイオン電池はいつ交換しますか？

ある時点で、リチウムイオン電池を交換する必要があります。では、いつ、どの信号を置き換える必要があるかをどのようにして知ることができますか？細胞は工場を出るとすぐに色あせ始めます。つまり、細胞の耐久性は毎日低下します。バッテリーは、システムで故障する可能性が最も高い部品の1つです。ご注文の期間中に数回交換する必要がある場合があります。

これらのバッテリーの寿命を縮めるのは、私たちの行動の一部である場合があります。たとえば、過充電、過少充電、不十分なストレージ、誤用などです。これらすべてのアクションは、セルの品質を非常に速く低下させます。これらのアクションのいずれかを実行している場合は、バッテリーが損なわれようとしていることを知ってください。すぐに交換する必要があります。

バッテリーを交換する必要がある最も一般的な兆候は、バッテリーが切れたときです。リチウムイオン電池が機能しなくなった場合、完全に切れているため、元に戻すのは困難です。あなたが残されている唯一のオプションは、それを新しいものと交換することです。リチウムイオン電池の寿命は、完全な充放電サイクルの数に依存します。

これらのバッテリーのほとんどのメーカーは、寿命を表すためにサイクル寿命を示しています。これは、容量の80％までの完全充電-放電の数で構成されます。劣化は、リチウムイオン電池を交換するもう1つの理由です。電極の機械的および化学的変化により、バッテリーの寿命が短くなり、容量が減少します。劣化の主な原因は温度です。劣化の兆候に気付いた場合は、バッテリーを交換する必要があります。

変動性は、リチウムイオン電池を変更するもう1つの理由です。科学者は、細胞の30％が1000サイクル後に全容量を失う可能性があると推定しています。 5,000サイクルまでの品質能力を維持できるものもあります。すべての基準が満たされていない場合は、3000サイクル以下の操作後に変更する準備をしておく必要があります。

リチウムイオン電池の充放電過程

充電式リチウムイオン電池は、他の電池と同じようにセルで構成されています。セルは、3つの重要なコンポーネントで構成される発電コンパートメントです。これらのコンポーネントには、電解質、正極、および電極が含まれます。プラス線はプラス端子に接続し、マイナス電極はマイナス端子に接続します。電解質はそれらの間にある化学物質です。

正極は、バッテリーの充電中にイオンの一部を放出します。これらのイオンは、電解質を介してコバルト酸リチウム（正極）から黒鉛電極（負極）に移動します。グラファイト電極側に到達した後、そこに残ります。このプロセスの間、バッテリーはより多くを取り込むにつれて蓄えられます。

イオンは、放電プロセス中に正極に戻ると考えられています。 2つの方法は、反対の反応の良い例です。イオンは再び電解質を通過しますが、今回はバッテリーが電力を供給しています。負極から正極へのイオンの動きがバッテリーに電力を供給します。

2つのプロセス（充電と放電）の間、外部回路の周りの電子はイオンの反対方向に移動します。それらは電解質を通って流れないので、それらは絶縁バリアとして機能します。 2つの動き、つまり電解質を通るイオンと外部回路の周りの電子は、相互接続されたプロセスです。したがって、それらのいずれかが停止すると、もう一方も停止します。

イオンが電解質を横切って移動しなくなり、電子も移動できなくなると、電力が失われます。バッテリーに電力を供給しているものをオフにすると、電子の流れも停止します。ただし、バッテリーがアプライアンスから切断されている場合でも、放電は継続しますが、速度は遅くなります。

リチウムイオン電池の充電と放電の特性

リチウムイオン電池は、電流が流れていなくても自己放電します。メーカーは、一般的な充電式バッテリーの自己放電率は1か月あたり1.5〜2％であると推定しています。充電状態と温度により、この速度が上がる可能性があります。自己放電の特性は年齢に依存します。バッテリーが古くなると、速度が上がります。

リチウム塩は、リチウムイオン電池に見られる液体電解質を構成します。電解質は、イオンが負極から正極に移動する経路として機能します。環状炭酸塩と線状炭酸塩の組み合わせにより、この経路は高い導電率を示します。

電解質、負極、および正極は、リチウムイオン電池の主要コンポーネントを形成します。負極は炭素で構成され、正極は金属酸化物で構成されています。グラファイトは最も商業的に好ましいアノードです。カソードは、ほとんどがコバルト酸リチウム酸化物のような層状酸化物、ポリアニオン、またはそれぞれリン酸鉄リチウムや酸化マンガンリチウムなどのスピネルで構成されています。

グラフェンの3Dおよび2D構造は、最近、電極の製造に使用されています。炭酸ジエチルとエチレンを混合して、リチウムイオンを含む電解質を作ります。安全性、電圧、寿命、およびエネルギー密度は、使用する材料の種類によって異なります。メーカーは、パフォーマンスを向上させるためにナノテクノロジーと新しいアーキテクチャの使用を模索しています

リチウムイオン電池は、4つのグループに分類されるさまざまな形状で利用できます。これらの形状には、ポーチ、剛性、および小さいまたは大きい円筒形が含まれます。バッグまたはフラットシェイプは、ラップトップや一部の携帯電話で一般的に使用されています。小さな円形には端子がなく、古いバージョンのラップトップで広く使用されていました。最後に、ねじ端子付きの剛性バッテリーは、主に自動車業界で使用されています。