リチウムイオン電池の仕組みと安全性、特徴のメリットとデメリット | 楽しいことが一番大切

リチウムイオン電池の仕組みと安全性、特徴のメリットとデメリット

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リチウムイオン電池の仕組み

今までになく優秀な二次電池

リチウムイオン電池では、酸化・還元反応を利用して直流の電力を生み出します。正極と負極の間でリチウムイオンが行き来するので、充電と放電が可能な二次電池ということになります。

構造は正極・負極と電解質で構成されます。一般に、正極にはリチウムの酸化物が、負極には黒鉛などが使われ、電解質には液状またはゲル状のリチウム塩の有機電解質が用いられます。

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リチウムイオン電池の特徴

リチウムイオン電池のメリット

エネルギー密度が高い

リチウムイオン電池は他の電池に比べるととてもエネルギー密度が高いのです。このエネルギー密度が高いと、小型で軽量のバッテリーを作れます。

大きなパワーが得られる

高性能バッテリーの条件は、小さくて大きなパワーです。リチウムイオン電池は電池の電圧が高く、大きな出力が得られます。また大きな充電電流も受け入れるので短時間で充電できます。

寿命が長い

2次電池は充電・放電を繰り返し行えますが、使っているとだんだん使える容量が減るのですが、リチウムイオン電池はその面でも他の電池より優れています。

安全な電池

電池は安全なものであることが絶対条件です。かつてリチウムイオン電池の事故が社会問題になったのですが、その後改良を重ねて安全な電池として広く普及しています。

値段が安い

リチウムイオン電池が世界中で普及して価格競争が激化、コスト削減が進み低価格化が進んでいるのです。

その他の性能

リチウムイオン電池は使用できる動作温度範囲が広く、自己放電率が低いので、他の電池よりも優れているのです。

リチウムイオン電池のデメリット

発熱の恐れ

リチウムイオン二次電池は電解液に有機溶媒を使用しています。そのため、高温で発火する危険性があ流のと、過充電や過放電で発熱する恐れがあるそうです。

小型化が危険度を増す

小型化、軽量化のために、ぎりぎりで作られているので、ショートしてしまうと発熱して、バッテリーが発火する恐れがあるということです。

安全対策のためにコストがかさむ

リチウムイオン電池には高度な安全対策が必要となり、その保護回路などの多重の安全装置を備えるためにコストがかさんでしまうそうです。

リチウムイオンとは

原子番号3のリチウム

銀白色のやわらかい金属です。金属はナイフで切ることもできます。金属類の中では比重がもっとも軽いのです。

反応性が非常に高く、空気中でも窒素と容易に反応して窒化リチウムができます。

水と反応すると激しく燃焼し、保管する際は油やナフサ、アルゴンなどの中で保管します。

世界のリチウムの埋蔵

単体では存在しない

リチウムは地球上に広く分布しています。海水にも多くのリチウムが含まれていて、総量で2300億トンあると言われますが、利用は困難です。

現実にはペタル石、リチア雲母、リチア輝石、ヘクトライト粘土といった鉱物として含まれます。

水分蒸発量の多い塩湖といったところで長い時間をかけて凝縮されて、そこで鉱床を作ります。

美しい湖面で有名なボリビアのウユニ塩湖は、全世界の鉱石リチウム埋蔵量の約半分、約540万トンが埋蔵されているそうです。その次が約300万トン、チリのアタカマ塩湖です。

チリやボリビア、オーストラリア、アルゼンチン、中国などが産出国です。