円筒形リチウムイオン電池とは何ですか?

円筒形リチウムイオン電池は、円筒形の形状が特徴の二次電池です。世界中で広く一般的に使用されているリチウムイオン電池向けの設計です。円筒形リチウムイオン電池は、円筒形に接続または並列に積み重ねられた単一または複数のセルで構成されます。必要な容量と電圧を提供するためです。 18650 セルは、最も人気があり広く知られている円筒形リチウムイオン バッテリーです。 18650 セルは、長さ約 65 ミリメートル、直径約 18 ミリメートルという寸法にちなんで名付けられました。長さと直径が異なる 21700 セルや 26650 セルなど、他のサイズも利用できます。

円筒形リチウムイオン電池は、電動工具、携帯用電子機器、エネルギー貯蔵システム、電気自動車などのさまざまな用途で広く使用されています。これらには、長いサイクル寿命、放電に関する良好な性能、および高いエネルギー密度などのいくつかの利点があります。円筒形の形状が熱放散効率の余地を与えるため、急速な充放電速度を必要とする高出力アプリケーションに最適であり、オプションです。

円筒形のリチウムイオン電池は一般的で広く使用されていますが、ポーチ型セルや角型セルなど、他の電池フォームファクタも利用できます。これらにも、それぞれ長所と短所、および用途があります。

円筒型リチウムイオン電池とはどういう意味ですか?

円筒形の形状が特徴で、リチウムイオン技術を利用した二次電池の一種です。これは、必要な容量と電圧が確実に提供されるように、相互接続された 1 つまたは複数の個別の円筒形セルで構成されます。円筒形リチウムイオン電池の基本構造の作成には、次のようないくつかのコンポーネントが使用されます。

1.電極 - リチウムイオン電池には、アノードとカソードという 2 つの電極があり、これらは負極と正極です。カソードは、マンガン酸化リチウム (LiMn2O4)、コバルト酸化リチウム (LiCoO2)、リン酸鉄リチウム (LiFePO4) などのリチウムベースの化合物でできています。一方、陽極は黒鉛でできています。この材料は、充電および放電中にリチウムイオンの可逆的なインターカレーション (挿入および抽出) を可能にします。

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2.電解質 - バッテリー動作中に正極と負極の間のリチウムイオンの移動を促進する化学媒体。電解質は電極を分離します。通常、電解質は有機溶媒に溶解したリチウム塩です。エネルギー密度の向上と安全対策のため、固体電解質の開発・生産が進められています。

3.セパレーター - これはアノードとカソードの間にある薄い多孔質膜で、短絡や直接接触を防ぎます。セパレーターは、リチウムイオンの通過を許可しながら、負極材料と正極材料の混合を防ぎます。

4.円筒形シェル - 通常、アルミニウムまたはスチールで作られた円筒形の金属シェルがセル全体を囲みます。シェルは機械的保護を提供し、バッテリーの外側ケースとして機能します。シェルは一端が開いており、電極アセンブリの挿入を可能にし、密封によって漏れを防ぎます。

リチウムイオンは、充電プロセス中にカソードからアノードに移動し、そこで蓄積されます。イオンは放電中にアノードからカソードに移動し、さまざまなシステムやデバイスに電力を供給するために使用される電流を生成します。

円筒形リチウムイオン電池の種類は何ですか?

円筒形リチウムイオン電池を構築する際の特定の材料により、提示されたタイプが区別されます。一般的なタイプには次のものがあります。

1. リチウムマンガン酸化物 (LiMn2O4) - 酸化マンガン正極で構成される円筒型リチウムイオン電池は、安全性、出力、エネルギー密度のバランスをあらかじめ整えています。 LMO バッテリーは、医療機器、電動自転車、電動工具などで一般的に使用されています。 LCO バッテリーと比較して、熱安定性が優れており、熱暴走が起こりにくくなっています。

2. コバルト酸化リチウム (LiCoO2) - このタイプで使用される正極材料はコバルト酸化リチウムです。それらは、その高いエネルギー密度により、膨大な量のエネルギー貯蔵を提供することで知られています。これらは、デジタル カメラや、スマートフォンやラップトップなどのポータブル電子機器で一般的です。

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3.リン酸鉄リチウム (LFP) - ここで使用されるカソードはリン酸鉄リチウムです。それを特徴付ける主な要因は、安全性の向上、長いサイクル寿命、および高品質の熱安定性です。これらは、安全性と長寿命が必要なアプリケーション、再生可能エネルギー貯蔵システム、電気自動車などで一般的に使用されています。

4.リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（NMC） - NMC正極バッテリーは、バランスの取れた電力能力とエネルギー密度を備えています。これらはエネルギー貯蔵システムやハイブリッド電気自動車で一般的です。

5.リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（NCA） - NCA正極を含む円筒形リチウムイオン電池は、高い出力とエネルギー密度を提供します。これらは航空宇宙アプリケーションなどの高性能アプリケーションで使用されます。

利用可能な円筒形リチウムイオン電池の各タイプには制限と利点があり、安全性の考慮事項、出力、エネルギー密度の要件に基づいてさまざまな用途に適しています。

角形電池 vs リチウムイオン

リチウムイオン電池ファミリー内のさまざまな設計やフォームファクタ間で比較する場合、角形電池はリチウムイオン電池の一種であることに注意することが重要です。

1. 形状とデザイン。角形電池は、正方形または長方形の薄い平らな袋に似ています。これらは、柔軟なプラスチックまたはアルミニウムのケースまたはポーチに封入されたセパレーターと電極の積層構造で構成されています。

円筒形リチウムイオン電池は円筒形で、1 つまたは複数の円筒形セルで構成されています。筐体は金属製で、スチールまたはアルミニウム製です。

2. エネルギー密度;角形電池はエネルギー密度が高くなります。その形状により、パッケージングとスペースの利用効率が向上します。

円筒形リチウムイオン電池 - エネルギー密度は低いですが、依然として広く使用されています。

3. 角形電池の出力は低いため、急速な充放電が必要な用途には適さない場合があります。

円筒形リチウムイオン電池は優れた出力能力を備えています。これらは、より高い電流負荷を処理できるため、高電力アプリケーションで一般的に使用されます。

4. 安全性。角形電池はより剛性の高い設計になっているため、膨張や膨張のリスクが軽減され、安全性が向上します。

円筒形リチウムイオン電池は、角形電池に比べて熱暴走や膨張のリスクが若干高くなります。

5. アプリケーション;角形電池は、薄型フォームファクターとスペース効率が重要なスマートフォンなどのコンパクトでスリムなデバイスに広く使用されています。

円筒形リチウムイオン電池は、大型のポータブル電子機器や電気自動車に使用されています。

結論

円筒形リチウムイオン電池は、円筒形を特徴とする充電式電池の一種で、さまざまな種類が生産されています。使用されている部品によって電池の種類が区別されます。角形電池と円筒形電池には長所と短所があり、どちらを選択するかはアプリケーションの要件によって異なります。