リチウムイオン電池はどのように機能するのでしょうか?

今日、世界中のほぼすべてのポータブル電子機器がリチウムイオン電池を使用していることに気づいたかもしれません。このテクノロジーは非常に人気があり、強力になっているため、世界は完全にそれに依存しているようです。ラップトップや携帯電話からハイブリッド車や電気自動車に至るまで、このテクノロジーがまだ触れられていないところはありません。

この記事を読むために現在使用しているデバイスには、おそらくリチウムイオン電池が搭載されています。しかし、バッテリーがどのように作られ、どのように機能するか知っていますか?このような知識があれば、バッテリーからさらに多くのことを得ることができます。

そうであれば、それは良いことですが、そうでない場合は、正しい場所に来ています。リチウムイオン電池の製造方法とその化学について詳しく説明します。

リチウムイオン電池はどのように作られるのでしょうか?

リチウムイオン電池技術は非常に普及しています。それは、バッテリーが驚くほど強力であるだけでなく、製造が簡単で長持ちするからでもあります。

それらがどのように作られるのかを理解するには、基本から始める必要があります。これらの電池の組成は何ですか?

基礎

リチウムイオン、リチウムイオン、または LIB バッテリーは、リチウムイオンを使用して電子を一方の端からもう一方の端に移動させ、電圧を生成するバッテリーです。これらは、今日世界で最もエネルギー密度が高く、最も寿命の長い充電式電池の 1 つと考えられています。前述したように、これらはさまざまなニーズに応じて優れたエネルギーを供給するために、幅広い用途に使用されています。

どのように作られているのでしょうか？

他のバッテリー技術との主な違いとして、LIB はリチウムイオンで作られています。これが、全体的にパフォーマンスが向上する主な理由です。作り方の内訳は次のとおりです。

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

もっと見

材料

これらのバッテリーの最初の最も重要な側面は、そのコンポーネントと材料です。特徴は次のとおりです。

?リチウム電池セル。 RV や同様の用途で大型のリチウム電池を見たことがあるかもしれません。また、それらが使用する電池の種類について疑問に思ったことがあるかもしれません。それらは小さなセルで構成されており、その中にアノード、カソード、電解質があります。各セルは技術的には単独で動作できますが、必要な電圧を生成するためにリンクされています。

?電子。電子は電解質中をアノードからカソードに移動します。アノードはグラファイトや亜鉛などの酸化性金属の一種から作られ、カソードは通常、酸化リチウムの一種です。

?電子機器および部品。個々のセルは、より大型で強力なバッテリー パックを作成するために完全に接続されない限り動作できません。ワイヤは、効果的に動作することを保証するために使用される端子です。セルは、電子のシームレスな流れを可能にする方法で接続されています。

これらのコンポーネントを所定の位置に設定すると、バッテリー管理システム (BMS) が組み込まれます。これは、すべてを安全に保つため、最新のリチウムイオン電池の最も重要なコンポーネントの 1 つです。これらは、個々のセルの温度、充電、放電、その他の側面を監視します。

製作過程

コンポーネントを理解したので、それらがどのように接続されてパック全体を作成するかを理解するのがはるかに簡単になるはずです。ここではプロセスの内訳を説明します。

セル製造。アノードとカソードは、最初に組立ラインで別々に製造されます。次に、これらを一緒に巻いて、端子をセルとして取り付けます。メーカーは電解液を加える前に通気口やその他の安全対策を追加します。ケースが閉じられたら、バッテリーが充電され、テストされます。

低温高エネルギー密度頑丈なラップトップ ポリマー バッテリーバッテリー仕様: 11.1V 7800mAh -40℃ 0.2C 放電容量 ≥80%防塵、耐落下性、耐腐食性、耐電磁干渉性

もっと見

バッテリーパックを組み立てます。個々のセルは単独で動作できますが、ほとんどのアプリケーションで必要な電圧を供給するには十分ではありません。そのため、より大きなバッテリー パックを作成するには接続する必要があります。このプロセスは、セルをアノード側とカソード側の両方のプレートに溶接することから始まり、その後、パックに組み立てられます。次に、各パックが個別にテストされ、目的の出力を作成するために相互に照合されます。最後に、パックはケースに入れられ、最終テストの前に BMS に接続されます。

メーカーが異なれば使用する方法も異なりますが、これがバッテリーを製造する一般的な方法です。製造品質も非常に重要です。メーカーは、リチウムイオン電池で過去によく見られた問題を回避するために、自社の製品が最高の品質であることを保証する必要があります。

リチウムイオン電池の化学

リチウム電池は、アノード、カソード、セパレータ、電解質、集電体で構成されています。集電体は負極と正極を構成します。電解質は、正に帯電したリチウムイオンをアノードからカソードに移動させ、セパレーターを通って戻ります。

リチウムイオンが移動すると、アノード内で自由電子が生成され、正極コレクタで充電が行われます。次に、電流は集電装置から負荷を通って負の集電装置に移動します。

セパレーターは、電池内部の電子の流れを遮断するために追加されます。これらのバッテリーの先進技術では、電気化学の主成分としてリチウムイオンが使用されています。放電サイクル中、アノード内の原子はイオン化され、電子から切り離されます。

リチウムイオン電池の化学的性質は比較的単純です。製造プロセスは少し複雑に見えますが、電池が複雑になるわけではありません。

BMS が組み込まれているため、バッテリーの適切な性能と安全性が保証されます。これは、バッテリーの温度、電圧、性能、その他のパラメーターを監視して最高の効率を確保するコンピューター化されたシステムです。

リチウムイオン電池の構造と動作

安全性と効率は、バッテリーの製造と使用に影響を与える主な要因の 1 つです。製造業者にとって、安全な高品質の材料と方法を使用することは非常に重要です。リチウムイオン電池はそのような性能を約束します。

構築プロセスはセルの製造から始まり、次にセルはんだ付けされてバッテリーパックに組み立てられます。カソードにはコバルト酸化リチウム、アノードにはグラファイトなど、さまざまな材料を電極として使用できます。

放電中、アノードはリチウムイオンをカソードに放出し、電子の流れが発生します。デバイスの使用を開始すると、電子が反対方向に流れるため、逆のことが起こります。

要約すると、リチウムイオン電池は現在市場で最も強力な電池技術です。幅広い用途に使用でき、非常に強力です。このガイドが、お客様がそれらをより深く理解し、最適な購入と使用の決定を下すのに役立つことを願っています。