2.リチウムイオン電池とは?
リチウムイオン電池とは、リチウムイオンが正・負極間を移動する反応で充放電を行うバッテリです。
正極にはサイクル特性に優れたコバルト酸リチウム、(車の場合、マンガンや三元系、リン酸鉄など)負極には結晶性の高い黒鉛系材料が用いられる。また、正極と負極を分離するセパレータにはポリオレフィン多孔膜、電解液には有機溶媒が採用されている。
充電時は正極中のリチウムがイオンとなって溶け出し、負極炭素の層間に挿入され、放電時には逆にイオンが正極に移動する。エネルギー密度が大きく、寿命が長い(メモリ効果が無く自己放電が少ない)、電圧が高く大きな出力が得られる等の特徴がある。
1)リチウムイオン電池の特性項目
« 車載用二次電池に求められる特性項目
① 高い安全性・信頼性
② 高い入出力密度(W/kgやW/dm3)
③ 高いエネルギ密度(Wh/kgやWh/dm3)
④ 長いサイクル寿命・カレンダ寿命(>10年、15年)
⑤ 高い充放電エネルギ効率
⑥ 低コスト
⑦ 自己放電が小さい
« リチウムイオン電池の特性項目
① 電池電圧が高い(3.6Vセル)
② エネルギー密度が高い
③ メモリー効果がない
④ 自己放電が小さい(優れた保存特性)
⑤ 大電流放電及び急速充電が可能
⑥ 優れた寿命特性
⑦ 完全密閉でガスを放出しない
2)リチウムイオン電池の動作原理
¬ マンガンスピンネル材料の優位性
• 但し、最近はエネルギ密度の関係で三元系が多くなってきている。
3)リチウムイオン電池の構造
4)リチウムイオンポリマー二次電池構造図
「リチウムイオン二次電池とリチウムイオンポリマー二次電池の違いは電解質にあります。
リチウムイオンポリマー二次電池では、ゲル状の電解質を使っているため、液漏れの心配がなく、金属缶を使わずに、外装をフィルムにできることがメリットです」。そのため、リチウムイオンポリマー二次電池は、薄型軽量化が可能で、形状の自由度も高い。
ただし、電流の出し入れは、電解液タイプより遅い。
5)主な元素の酸化・還元電位
リチウムイオン電池の電圧は、下記酸化・還元電位で決まる。
酸化還元電位(Redox potentialもしくはOxidation-reduction Potential; ORP)とは、ある酸化還元反応系における電子のやり取りの際に発生する電位(正しくは電極電位)のことである。
以上です。
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