リチウムイオン電池とは
リチウムイオン電池は、化学的な反応（酸化・還元反応）を利用して直流の電力を生み出す電気デバイスです。正極と負極の間でリチウムイオンが行き来し充電と放電が可能で、繰り返し使用することができるので、リチウムイオン二次電池とも呼ばれます。その構造は正極・負極と電解質で構成され、一般に、正極にはリチウムの酸化物が、負極には黒鉛（グラファイト）などが、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ています。
リチウムイオン電池は、化学的な反応（酸化・還元反応）を利用して直流の電力を生み出す電気デバイスです。正極と負極の間でリチウムイオンが行き来し充電と放電が可能で、繰り返し使用することができるので、リチウムイオン二次電池とも呼ばれます。その構造は正極・負極と電解質で構成され、一般に、正極にはリチウムの酸化物が、負極には黒鉛（グラファイト）などが、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ています。
リチウムイオン電池の特長① 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てエネルギー密度が高いことが特長です。エネルギー密度が高いと、小型で軽量のバッテリーを作ることができます。下の図は単位体積・単位重量あたりの各種電池のエネルギー量を表したものです。
リチウムイオン電池は他の電池に比べてエネルギー密度が高いことが特長です。エネルギー密度が高いと、小型で軽量のバッテリーを作ることができます。下の図は単位体積・単位重量あたりの各種電池のエネルギー量を表したものです。
リチウムイオン電池の特長② 大きなパワーが得られる
高性能バッテリーは、小さくて大きなパワーを出せることが必要です。このため電池の電圧が高ければ、大きな出力を得やすくなります。また充電の際も大きな電流を受け入れて短時間で充電できることが求められます。
高性能バッテリーは、小さくて大きなパワーを出せることが必要です。このため電池の電圧が高ければ、大きな出力を得やすくなります。また充電の際も大きな電流を受け入れて短時間で充電できることが求められます。
リチウムイオン電池の特長③ 寿命が長い
２次電池は充電・放電を行うことにより繰り返し使用することができますが、ずっと使っているとだんだん使える容量が減ってきて性能が低下します。このため使用できる充放電の回数が多いほど２次電池としての性能が優れているといえます。
２次電池は充電・放電を行うことにより繰り返し使用することができますが、ずっと使っているとだんだん使える容量が減ってきて性能が低下します。このため使用できる充放電の回数が多いほど２次電池としての性能が優れているといえます。
リチウムイオン電池の特長④ その他
電池は普段私たちの身の回りの機器で使用されるものであり、安全なものであることが絶対に必要です。一時期リチウムイオン電池関連の事故が社会問題となりましたが、その後改良・品質改善を重ねて安全な電池として広く世に普及しています。
電池の値段も非常に重要です。リチウムイオン電池が世界中で普及するにつれて価格競争も激化し、コスト削減が進んで低価格化が進んでいます。
その他、リチウムイオン電池は使用できる動作温度範囲が広いこと、自己放電率が低いことなども他の電池に優れた特長といえます。
電池は普段私たちの身の回りの機器で使用されるものであり、安全なものであることが絶対に必要です。一時期リチウムイオン電池関連の事故が社会問題となりましたが、その後改良・品質改善を重ねて安全な電池として広く世に普及しています。
電池の値段も非常に重要です。リチウムイオン電池が世界中で普及するにつれて価格競争も激化し、コスト削減が進んで低価格化が進んでいます。
その他、リチウムイオン電池は使用できる動作温度範囲が広いこと、自己放電率が低いことなども他の電池に優れた特長といえます。
リチウムとは
リチウム（Lithium、元素記号：Li）は、原子番号３番、原子量6.941のアルカリ金属類に属する元素です。学生のころ元素周期表を「水平リーベ僕のフネ・・・」と暗記した方もいると思いますが、「水平リーベ」の「リー（Li）」が実はリチウムなのです。銀白色のやわらかい金属でナイフで切ることもでき、また金属類の中で最も比重が軽い金属です。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（LiN3）ができてしまい、また水と反応すると激しく燃焼するため、保管する際は油やナフサ、アルゴンなどの中で保管しなければなりません。またリチウムは強い腐食性・炎症性をもつ激毒物であり、人体に有害なので取扱いには十分に注意する必要があります。
リチウム（Lithium、元素記号：Li）は、原子番号３番、原子量6.941のアルカリ金属類に属する元素です。学生のころ元素周期表を「水平リーベ僕のフネ・・・」と暗記した方もいると思いますが、「水平リーベ」の「リー（Li）」が実はリチウムなのです。銀白色のやわらかい金属でナイフで切ることもでき、また金属類の中で最も比重が軽い金属です。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（LiN3）ができてしまい、また水と反応すると激しく燃焼するため、保管する際は油やナフサ、アルゴンなどの中で保管しなければなりません。またリチウムは強い腐食性・炎症性をもつ激毒物であり、人体に有害なので取扱いには十分に注意する必要があります。
リチウムの埋蔵量
リチウムは地球上に広く分布していますが、反応性が高いため単体としては存在しません。海水には多くのリチウムが含まれ、総量で2300億トンあるものと推定されています。地上ではペタル石（葉長石）、リチア雲母、リチア輝石、ヘクトライト粘土などに含まれる形で存在し、特に水分蒸発量の多い塩湖などにおいて長い時間をかけて凝縮され、鉱床として存在しています。鏡面のように美しい湖面で有名なボリビアのウユニ塩湖には、全世界の鉱石リチウム埋蔵量の約半分にあたる約540万トンが埋蔵されていると推定されており、ついで約300万トンがチリのアタカマ塩湖に埋蔵されているとされています。国別ではチリ、ボリビア、オーストラリア、アルゼンチン、中国などに多く埋蔵されています。
リチウムは地球上に広く分布していますが、反応性が高いため単体としては存在しません。海水には多くのリチウムが含まれ、総量で2300億トンあるものと推定されています。地上ではペタル石（葉長石）、リチア雲母、リチア輝石、ヘクトライト粘土などに含まれる形で存在し、特に水分蒸発量の多い塩湖などにおいて長い時間をかけて凝縮され、鉱床として存在しています。鏡面のように美しい湖面で有名なボリビアのウユニ塩湖には、全世界の鉱石リチウム埋蔵量の約半分にあたる約540万トンが埋蔵されていると推定されており、ついで約300万トンがチリのアタカマ塩湖に埋蔵されているとされています。国別ではチリ、ボリビア、オーストラリア、アルゼンチン、中国などに多く埋蔵されています。
リチウムイオンとは
イオンとは、電子の過剰または欠損により電荷を帯びた原子（または原子団）のことを言います。リチウムイオン（Li+）は、リチウム原子（Li）が電子（e-）を放出してプラスの電荷を帯びた陽イオンです。リチウムイオンが電解質を通して正極と負極を行き来するときに正極と負極を結ぶ回路に電子の流れ（電流）が発生するので、電池の充電・放電が可能になります。リチウム原子（Li）が電子（e-）を失ってリチウムイオン（Li+）となる反応を酸化、逆にリチウムイオンが電子を得てリチウムに戻る反応を還元反応といいます。
リチウムはすべての元素の中で最もイオン化しやすい（イオン化傾向が強い）元素です。
イオンとは、電子の過剰または欠損により電荷を帯びた原子（または原子団）のことを言います。リチウムイオン（Li+）は、リチウム原子（Li）が電子（e-）を放出してプラスの電荷を帯びた陽イオンです。リチウムイオンが電解質を通して正極と負極を行き来するときに正極と負極を結ぶ回路に電子の流れ（電流）が発生するので、電池の充電・放電が可能になります。リチウム原子（Li）が電子（e-）を失ってリチウムイオン（Li+）となる反応を酸化、逆にリチウムイオンが電子を得てリチウムに戻る反応を還元反応といいます。
リチウムはすべての元素の中で最もイオン化しやすい（イオン化傾向が強い）元素です。
リチウムイオン電池の充放電のしくみ － 充電
リチウムイオン電池の電極は、正極・負極ともに層状になっており、層の内部にリチウムイオンをためることができます。
リチウムイオン電池を充電すると、正極から負極に電子が移動するとともにリチウムイオンが正極から電解質をとおって負極に溜め込まれ、これにより正極と負極の間に電位差が発生します。これが電池が充電された状態です。
リチウムイオン電池の電極は、正極・負極ともに層状になっており、層の内部にリチウムイオンをためることができます。
リチウムイオン電池を充電すると、正極から負極に電子が移動するとともにリチウムイオンが正極から電解質をとおって負極に溜め込まれ、これにより正極と負極の間に電位差が発生します。これが電池が充電された状態です。
リチウムイオン電池の充放電のしくみ － 放電
正極と負極に放電回路が接続されると、電位差を解消する為に負極から正極に向かって電子が流れ、電流が発生して放電が始まります。これにより負極内にためられていたリチウムイオンが電解質を通して正極に移動し、正極内の電子と結合してリチウム酸化物に還元されます。
正極と負極に放電回路が接続されると、電位差を解消する為に負極から正極に向かって電子が流れ、電流が発生して放電が始まります。これにより負極内にためられていたリチウムイオンが電解質を通して正極に移動し、正極内の電子と結合してリチウム酸化物に還元されます。
リチウムイオン電池の材料 － 正極材
リチウムイオン電池の正極材として現在利用されている材質として、代表的なものに
① コバルト酸リチウム（LiCoO2） ー コバルト系
② ニッケル酸リチウム（LiNiO2）ー ニッケル系
③ マンガン酸リチウム（LiMn2O4）― マンガン系
④ リン酸鉄リチウム（LiFePO4）― リン酸鉄系
⑤ コバルト酸リチウムの一部をニッケルとマンガンで置換したもの（Li(Ni-Mn-Co)O2）― 三元系
の５種類があります。
リチウムイオン電池の正極材として現在利用されている材質として、代表的なものに
① コバルト酸リチウム（LiCoO2） ー コバルト系
② ニッケル酸リチウム（LiNiO2）ー ニッケル系
③ マンガン酸リチウム（LiMn2O4）― マンガン系
④ リン酸鉄リチウム（LiFePO4）― リン酸鉄系
⑤ コバルト酸リチウムの一部をニッケルとマンガンで置換したもの（Li(Ni-Mn-Co)O2）― 三元系
の５種類があります。
リチウムイオン電池の材料 － 負極材
リチウムイオン電池の負極材は炭素系の材料が一般的であり、主に黒鉛（LiC6）が使用されていますが、東芝はチタン酸リチウム（Li4Ti5O12）を負極とした電池SCiBを商品化し販売しています。
リチウムイオン電池の負極材は炭素系の材料が一般的であり、主に黒鉛（LiC6）が使用されていますが、東芝はチタン酸リチウム（Li4Ti5O12）を負極とした電池SCiBを商品化し販売しています。
リチウムイオン電池の材料 － 電解質
現在市販されているリチウムイオン電池には、電解質として有機溶媒にリチウム塩（LiPF6、LiBF4、LiClO4等）を１モル程度溶解させた有機電解液が用いられています。
有機溶媒の材質は
① エチレンカーボネート（EC）
② プロピレンカーボネート（PC）
③ ジメチルカーボネート（DMC）
④ ジエチルカーボネート（DEC）
⑤ エチルメチルカーボネート（EMC）
等があります。また電解液にポリエチレンオキシド（PEO）、ポリプロピレンオキシド（PPO）、ポリフッ化ビニリデン（PVdF）等のポリマーを加えてゲル化したものを、一般にリチウムポリマー電池と呼びます。
現在市販されているリチウムイオン電池には、電解質として有機溶媒にリチウム塩（LiPF6、LiBF4、LiClO4等）を１モル程度溶解させた有機電解液が用いられています。
有機溶媒の材質は
① エチレンカーボネート（EC）
② プロピレンカーボネート（PC）
③ ジメチルカーボネート（DMC）
④ ジエチルカーボネート（DEC）
⑤ エチルメチルカーボネート（EMC）
等があります。また電解液にポリエチレンオキシド（PEO）、ポリプロピレンオキシド（PPO）、ポリフッ化ビニリデン（PVdF）等のポリマーを加えてゲル化したものを、一般にリチウムポリマー電池と呼びます。
リチウムイオン電池の材料 － セパレータ
リチウムイオン電池のセパレータは、ポリオレフィンと呼ばれる化合物からできた厚さ２５マイクロメートルほど、表面には１マイクロメートル以下の小さな穴が開いた膜が用いられます。その材質にはポリエチレン（PE）やポリプロピレン（PP）等があります。
リチウムイオン電池のセパレータは、ポリオレフィンと呼ばれる化合物からできた厚さ２５マイクロメートルほど、表面には１マイクロメートル以下の小さな穴が開いた膜が用いられます。その材質にはポリエチレン（PE）やポリプロピレン（PP）等があります。
HASEE 充電池 SSBS19 SSBS20 3200mAH 7.4V
GIGABYTE 充電池 GNC-C30 4300mAh/47.73Wh 10.8/11.1V
ASUS 充電池 C11P1505 3948mAh 3.8V
ASUS 充電池 C11P1502 4750mAh 3.8V
MOTOROLA 充電池 82-160955-01 2680mAh/9.9Wh 3.7V
ACER 充電池 AS10H31 AS10H3E 6000mAh 11.1V
ACER 充電池 67wh AS10H31 6000mAh/67WH 11.1V
GATEWAY 充電池 AS10H3E AS10H51 4400mAh 10.8V
LENOVO 充電池 L13M4P21 L13L4P21 4600MAH 7.4V
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