リチウムイオン電池 私たちの周りに存在し、私たちのガジェットや車を動かし続けています。彼らは私たちの世界に動力を供給する小さなエンジンのようなものです。しかし、それらの内部に何があり、それらを機能させているのでしょうか?見てみましょう。
リチウムイオン電池とは何ですか?
リチウムイオン電池は小さなエネルギー工場のようなものです。発電にはリチウムイオンを使用します。
これらのイオンが、2 つのバッテリー部分の間でエネルギーを運ぶメッセンジャーであると想像してください。内部ではセパレーターが電子をブロックしながら、リチウムイオンが側面間を移動できるようにします。
充電するとイオンがプラス側からマイナス側に移動してエネルギーを蓄えます。放電時にはイオンがプラス側に戻り電力を供給します。このリチウムイオンの往復運動により電圧が発生し、接続されたデバイスに電子が押し出され、電力が供給されます。
リチウムイオン電池 vs.リチウムイオン電池
リチウムイオン電池とリチウムイオン電池の違いについてお話しましょう。
リチウムイオン電池はランナーのチームのようなもので、各リチウムイオンセルはランナーの 1 つです。チームが強くなるためには、ランナー全員が協力する必要があります。
これらの各セルには独自の電圧があります。たとえば、リン酸鉄リチウム電池の電圧範囲は 3.2 ～ 3.8 ボルトです。より大きなデバイスに電力を供給するには、複数のセルを組み合わせて、12、24、または 48 ボルトなどの高電圧バッテリーを作成できます。細胞を並べる シリーズで それらの電圧を加算します。
セルは並列接続することもできます。これにより、それらの容量が結合され、2 つの並列セルは 1 つよりも約 2 倍長く持続します。
リチウムイオン電池の中身は何ですか?
リチウム電池には、直列および並列に配線された複数のリチウムイオンセルと、接続線および バッテリー管理システム (BMS)。
BMS はバッテリーの状態と温度を監視します。また、各フル充電中にすべてのセルのエネルギーのバランスをとることができ、バッテリーの寿命とパフォーマンスを最大化します。
リチウムイオン電池の内部には何が入っているのでしょうか?
リチウムイオン単セルの内部は非常に単純です。これは、アノード、カソード、電解質、セパレータの 4 つの主要なコンポーネントで構成されます。これらのコンポーネントはシームレスに連携して、必要に応じてエネルギーを蓄積および放出します。
アノードとカソード
リチウムイオン電池の中心となるのは 2 つの電極です – アノードとカソード。これらは、バッテリーのエネルギー貯蔵および放出能力において重要な役割を果たします。
アノードとして知られる負極は、通常グラファイトでできています。充電プロセス中、リチウムイオンはカソードからセパレーターを通って移動し、アノードに蓄えられます。バッテリーの使用中および放電中、リチウムイオンはアノードからカソードに逆流します。
逆に、正極またはカソードは、多くの場合、リチウムベースの金属酸化物で構成されます。一般的な正極材料には、コバルト酸化リチウム (LCO)、リン酸鉄リチウム (LFP)、マンガン酸化リチウム (LMO) などがあります。これらの化学反応はそれぞれ、エネルギー密度、安全性、サイクル寿命の点で独自の利点をもたらします。
たとえば、LCO ベースのセルはエネルギー密度が高い傾向があるため、スマートフォンやラップトップでよく使用されます。一方、LFP セルは、優れた安全性と長いサイクル寿命で知られており、電気自動車にとって好ましい選択肢となっています。 LMO 細胞は、エネルギー密度と費用対効果のバランスを保っています。
電解質
電解質は、充電および放電中のアノードとカソード間のリチウムイオンの流れを促進します。
の 最も一般的な電解質 リチウムイオン電池で使用されるのは、有機溶媒に溶解したリチウム塩、通常は六フッ化リン酸リチウム (LiPF6) です。このリチウム塩は、リチウムイオンが 2 つの電極間を自由に移動するために必要な媒体を提供します。
充電中、リチウムイオンはカソードから抽出され、電解質中を移動してアノードに蓄えられます。バッテリーの使用中および放電時には、このプロセスが逆になり、リチウムイオンがアノードからカソードに逆流し、必要な電流が生成されます。
セパレータ
セパレータはアノードとカソードの間にあります。この薄い材料はリチウムイオンの通過を可能にしますが、電気伝導は停止し、電子がデバイスを通過するように強制されます。
セパレーターは安全の役割も果たします – 過熱すると毛穴が閉じてしまうので、 リチウムイオンの輸送を停止し、バッテリーセルを停止します。 破損や火災を防ぐため。
結論
リチウムイオン電池は外見的にはシンプルですが、深く掘り下げていくと、さまざまなコンポーネントが発見されます。
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