リチウム電池とは？

リチウムイオン電池は二次電池（二次電池）で、リチウムイオンを利用して正極と負極の間を移動します。充電および放電中、Li +は2つの電極間に挿入および脱挿入されます。充電中、Li +は正電極から脱挿入され、負電極および負電極に埋め込まれた電解質はリチウムに富む状態になります。

リチウム電池は、リチウム電池とリチウムイオン電池に分類されます。携帯電話とラップトップはどちらも、一般にリチウム電池と呼ばれるリチウムイオン電池を使用しています。電池は一般的にリチウムを電極とした材料でできており、現代の高性能電池の代表的なものです。真のリチウム電池は、リスクが高いため、日常の電子機器ではめったに使用されません。

1990年に日本のソニー株式会社によって開発されたリチウムイオン電池。リチウムイオンを炭素（石油コークスとグラファイト）に挿入して負極（リチウム電池の場合はリチウム、従来のリチウム電池の場合はリチウム合金）を形成します。正極材料は、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO4に一般的に使用され、電解質にはLiPF6 +炭酸ジエチレン（EC）+炭酸ジメチル（DMC）が使用されます。

アノード材料としての石油コークスとグラファイトは無毒であり、十分な資源を持っています。炭素に埋め込まれたリチウムイオンは、リチウムの高い活性を克服し、従来のリチウム電池の安全性の問題を解決します。正のLixCoO2は、充電および放電の性能と寿命に達する可能性があります。レベルが高いほど、コストが低くなり、リチウムイオン電池の全体的なパフォーマンスが向上します。リチウムイオン電池は21世紀に大きな市場を占めると予想されていました。

リチウムイオン二次電池の充電と放電の反応式は、LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + LixCです。

リチウムイオン電池は、次の2種類の電池と簡単に混同されます。

（1）リチウム電池：負極として使用される金属リチウム。

（2）リチウムイオン電池：非水性液体有機電解質を使用しています。

（3）リチウムイオンポリマー電池：液体有機溶媒のゲル化に使用されるポリマー、または全固体電解質を直接使用します。リチウムイオン電池は、一般的に、負極としてグラファイトベースの炭素材料を使用します。

1970年、エクソンのMS Whittinghamは、正極材料として硫化チタンを使用し、負極材料としてリチウム金属を使用して、最初のリチウム電池を製造しました。リチウム電池の正極材料は二酸化マンガンまたは薄塩化物であり、負極はリチウムです。バッテリーを組み立てた後、バッテリーには電圧があり、充電する必要はありません。リチウムイオン電池（Li-ion Batteries）は、リチウム電池の開発です。たとえば、前のカメラで使用されていたボタン電池はリチウム電池でした。バッテリーも充電できますが、サイクル性能が悪く、充電・放電サイクル中にリチウム結晶が形成されやすく、バッテリー内部が短絡するため、一般的にバッテリーの充電は禁止されています。 [2]

1982年、イリノイ工科大学のRRAgarwalとJRSelmanは、リチウムイオンがグラファイトに埋め込まれているという特性を持っていることを発見しました。これは高速で可逆的です。同時に、リチウム金属製のリチウム電池が注目されており、リチウムイオン電池の特性を生かして充電式電池を作ろうと試みられました。ベル研究所は、利用可能なリチウムイオングラファイト電極を減らしました。

1983年、M。Thackeray、J。Goodenoughetal。マンガンスピネルは、低コスト、安定性、優れた導電性、リチウム誘導特性を備えた優れたカソード材料であることがわかりました。分解温度は高く、酸化は輝コバルト鉱よりもはるかに低い。短絡や過充電が発生した場合でも、燃焼や爆発の危険を回避できます。

1989年、A。ManthiramとJ. Goodenoughは、高分子陰イオンを含む正極がより高い電圧を生成することを発見しました。

1992年、日本のソニー株式会社は、負極として炭素材料を使用し、正極としてリチウム含有化合物を使用するリチウム電池を発明した。充電と放電の過程で、金属リチウムは存在せず、リチウムイオン電池であるリチウムイオンのみが存在します。その後、リチウムイオン電池は家電製品の顔に革命をもたらしました。正極材料としてリチウムコバルト鉱を使用するこのような電池は、依然として携帯型電子機器の主な電源である。

1996年、PadhiとGoodenoughは、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）などのかんらん石構造のリン酸塩が、従来のカソード材料、特に高温耐性よりも安全であり、過充電耐性が従来のリチウムイオン電池材料よりもはるかに優れていることを発見しました。

電池開発の歴史を通して、世界の電池産業の現在の発展の3つの特徴を見ることができます。第一に、リチウムイオン電池、水素ニッケル電池などを含むグリーン電池の急速な発展。 2つ目は、一次電池から電池への変換であり、持続可能な開発戦略と一致しています。第三に、バッテリーは小さく、軽く、薄い方向にさらに発展しています。市販の二次電池の中で、リチウムイオン電池、特にポリマー二次電池は比エネルギーが最も高く、二次電池を薄くすることができます。リチウムイオン電池は、エネルギーよりも体積エネルギーと質量が大きく、充電と無公害が可能であり、現在の電池業界の発展の3つの特徴を備えているため、先進国では急速な成長が見られます。電気通信および情報市場の発展、特に携帯電話およびノートブックコンピュータの大規模な使用は、リチウムイオン電池に市場機会をもたらしました。リチウムイオン電池のリチウムイオン電池は、液体電解質リチウムイオン電池に代わって独自の安全性を備え、リチウムイオン電池の主流になります。二次電池の新時代を切り開く「21世紀電池」と呼ばれる高分子リチウムイオン電池であり、開発の見通しは非常に楽観的です。

2015年3月、シャープと京都大学の田中ヒョン教授は、70年の耐用年数を持つリチウムイオン電池を共同開発しました。試験で製造された長寿命のリチウムイオン電池は、体積が8立方センチメートルで、充電と放電が25,000回あります。また、シャープ氏によると、実際の長寿命リチウムイオン電池を1万回充電・放電した後も、性能は安定しているという。

スチールシェル/アルミシェル/シリンダー/フレキシブル包装シリーズ：

（1）正極：活物質は一般的にリチウムマンガン酸塩またはリチウムコバルト酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物材料、電気自転車は一般的に使用されるニッケルコバルトマンガン酸塩（一般に三元として知られている）または三元+少量のリチウムマンガン酸塩、純粋なリチウムマンガン酸塩リン酸鉄リチウムは、サイズが大きい、性能が低い、またはコストが高いため、徐々にフェードアウトします。電極液は厚さ10〜20μmの電解アルミ箔です。

（2）セパレーター-リチウムイオンが自由に通過し、電子が通過できない微孔性構造を持つ特別に形成されたポリマーフィルム。

（3）負極-活物質はグラファイト、またはほぼグラファイト構造のカーボンであり、導電性集電体は厚さ7〜15μmの電解銅箔を使用します。

（4）有機電解質-ヘキサフルオロリン酸リチウムが溶解した炭酸塩溶媒、およびポリマーとして使用されるポリマー電解質。

（5）バッテリーケース-スチールシェル（正方形タイプはほとんど使用されません）、アルミニウムシェル、ニッケルメッキ鉄シェル（円筒形バッテリーで使用）、アルミニウムプラスチックフィルム（ソフトパッケージ）などに分割され、バッテリーキャップもあります、しかしまたバッテリーは正の負の端子です。

リチウムイオン電池は、リチウムに使用されている電解質材料に応じて、液体リチウムイオン電池（液化リチウムイオン電池、略称LIB）とポリマーリチウムイオン電池（ポリマーリチウムイオン電池、略称PLB）に分類されます。イオン電池。

リチウムイオン電池（Li--ion）

充電式リチウムイオン電池は、現在、携帯電話やノートブックコンピュータなどの最新のデジタル製品で最も広く使用されている電池ですが、より「きしむ」ため、使用中に過充電または過放電することはできません（電池の損傷や原因となる可能性があります）。スクラップする）。したがって、高価なバッテリーの損傷を防ぐために、バッテリーには保護コンポーネントまたは保護回路があります。リチウムイオン電池の充電要件は非常に高く、終端電圧の精度が±1％以内であることを保証するために、主要な半導体デバイスメーカーは、安全で信頼性が高く、高速充電を保証するさまざまなリチウムイオン電池充電ICを開発しました。

携帯電話はリチウムイオン電池を使用しています。リチウムイオン電池を適切に使用することは、電池の寿命を延ばすために重要です。さまざまな電子製品の要件に応じて、フラットな長方形、円筒形、長方形およびボタンタイプになり、複数のバッテリーを直列に接続し、並列に接続したバッテリーパックを備えています。リチウムイオン電池の定格電圧は、材質の変更により一般に3.7V、3.2Vはリン酸鉄リチウム（以下、鉄リン）正極です。完全に充電されたときの終端充電電圧は通常4.2Vで、リン鉄は3.65Vです。リチウムイオン電池の終端放電電圧は2.75V〜3.0Vです（電池工場は動作電圧範囲または終端放電電圧を提供し、パラメータはわずかに異なり、通常3.0Vであり、リン鉄は2.5Vです） 。 2.5V（リン鉄2.0V）以下の継続放電は過放電と呼ばれ、過放電はバッテリーを損傷します。

リチウム輝コバルト鉱型材料を正極としたリチウムイオン電池で、大電流放電としての使用には適していません。過大な電流放電により放電時間が短くなる（内部で高温が発生してエネルギーを失う）と危険な場合があります。ただし、陰極材料のリチウム電池は、20℃以上の大電流（Cは電池容量、C = 800mAh、1C充電率、充電電流は800mAなど）で充放電できます。特に電気自動車に適しています。したがって、バッテリー製造プラントは最大放電電流を提供します。これは、使用中の最大放電電流よりも小さい必要があります。リチウムイオン電池には、温度に関する特定の要件があります。工場では、充電温度範囲、放電温度範囲、および保管温度範囲を提供しています。過電圧充電は、リチウムイオン電池に恒久的な損傷を引き起こします。リチウムイオン電池の充電電流は、電池メーカーの推奨に基づいており、過電流（過熱）を回避するために制限された電流回路が必要です。一般的に使用される充電比は0.25Cから1Cです。過熱によるバッテリーの損傷や爆発を防ぐために、大電流充電中にバッテリーの温度を検出する必要があることがよくあります。

リチウムイオン電池の充電には、最初の定電流充電と、終端電圧に近づくと定電圧充電に変わるという2つのフェーズがあります。たとえば、容量が800 mAhのバッテリーの終端充電電圧は、4.2Vです。バッテリーは800mAの定電流（充電率1C）で充電されました。当初、バッテリー電圧は大きな傾きでブーストされていました。バッテリー電圧が4.2Vに近づくと、4.2V定電圧充電に変化し、電流は徐々に減少し、電圧はあまり変化しません。充電電流が1 / 10〜50℃に下がると（工場ごとに設定値が異なり、使用に影響はありません）、満充電に近いと見なされ、充電が終了する場合があります（一部の充電器は1 / 10C以降にタイマーを開始します）。一定時間）充電を終了します。

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