7V付近です。 コバルト系のリチウムイオン電池における充放電曲線(充放電カーブ)は以下の通りで、なだらかな曲線を描いて満充電状態(充電上限電圧)から放電状態(放電終止電圧・カットオフ電圧)まで電圧が低下していきます(放電時)。 コバルト系リチウムイオン電池の課題(デメリット)としては、過充電や外部からの強い衝撃がかかると、電池の短絡(ショート)が起こり、熱暴走、破裂・発火に至る場合があることです。これは、リチウムイオン電池全般にいえるデメリットです。 関連記事 リチウムイオン電池の反応・構成・特徴 コバルト酸リチウムの反応と特徴 黒鉛(グラファイト)の反応と構成 エネルギー密度とは? リチウムイオン電池の種類② マンガン系(正極材にマンガン酸リチウムを使用) コバルト酸リチウムの容量や作動電圧は下げずに、リチウムイオン電池の課題である安全性が若干改善された正極材に マンガン酸リチウム というものがあります。 マンガン酸リチウムを正極の電極材として使用したリチウムイオン電池の種類のことを「マンガン系」や「マンガン系リチウムイオン電池」などとよびます。 マンガン系のリチウムイオン電池は主に、電気自動車搭載電池として多く使用されています。 マンガン系のリチウムイオン電池では、基本的に他のリチウムイオン電池と同様で負極材に黒鉛(グラファイト)を使用しています。マンガン系のリチウムイオン電池の特徴としては、リチウムイオン電池の中では容量、作動電圧、エネルギー密度、寿命特性など、コバルト酸リチウムと同様に高く、バランスがとれている電池といえます。 平均作動電圧はコバルト系と同様で3. 7V付近です。 マンガン系のリチウムイオン電池における 充放電曲線(充放電カーブ) は以下の通りで、段がついた曲線を描きます。満充電状態(充電上限電圧)から放電状態(放電終止電圧・カットオフ電圧)まで電圧が低下していきます(放電時)。 二相共存反応がおき、電位がプラトーである部分を プラトー電位やプラトー領域 とよびます。 マンガン系リチウムイオン電池の課題(デメリット)としては、過充電などの電気的な力によって電池が異常状態となった場合は熱暴走・破裂・発火にいたるリスクがあることです。 ただ、マンガン酸リチウムでは外部からの衝撃や釘刺しなどの機械的な要因では、熱暴走にいたることは少なく、コバルト酸リチウムより若干安全性が高い傾向にあります。 マンガン酸リチウムの反応と構成 充放電曲線(充放電カーブ)とは?
電池におけるプラトーとは? リチウムイオン電池の種類③ オリビン系(正極材にリン酸鉄リチウムを使用) コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムよりも安全性や寿命特性を大幅に改善された材料として、 リン酸鉄リチウム というものがあります。 リン酸鉄リチウムは、その結晶構造にがオリビン型であることからオリビン系の正極材(電極材)ともよばれます。 このリン酸鉄リチウムを使用した電池のことを「オリビン系」「オリビン系リチウムイオン電池」「リン酸鉄系」などとよびますl。 オリビン系のリチウムイオン電池は主にshoraiバッテリー(始動用バッテリー)などのいわゆるリフェバッテリー(LiFe)や 家庭用蓄電池 などに使用されています。 オリビン系のリチウムイオン電池では、基本的に他のリチウムイオン電池と同様で負極材に黒鉛(グラファイト)を使用しています。オリビン系のリチウムイオン電池の特徴(メリット)としては、先にも述べたように安全性・寿命特性が高いことです。 ただ、平均作動電圧は他のリチウムイオン電池と比べて若干低く3.
リチウムイオン電池の種類とは?【コバルト系?マンガン系?オリビン系?】 「電池」と一言でいっても、「マンガン乾電池」「アルカリ電池」「ニッケル水素電池」「リチウムイオン電池」などなど多くの種類があります。 中でもリチウムイオン電池は、スマホバッテリー、電気自動車、家庭用蓄電池など、今後需要がさらに増していく分野において採用されています。 ただ、リチウムイオン電池といっても実は種類が多くあることを知っていますか?
本連載の別コラム「 電池の性能指標とリチウムイオン電池 」で説明したように、電池として機能するためには、充放電に伴い、正極と負極の間で、電荷キャリアとなるリチウムイオンが移動でき、かつ電子は移動できないことが必要です。 今回は、正極と負極の間にある電解質、 リチウム塩(リチウムイオン含有結晶)と有機溶媒からなる電解液 、特に広く実用化されている 六フッ化リン酸リチウム(LiPF 6 )/エチレンカーボネート(EC)系の電解液 について説明します。 1.電解質、電解液とは?
1~0. 2V vs Li + /Li)が使用されています。 その電解液として、 1M六フッ化リン酸リチウム(LiPF 6 )/エチレンカーボネート(EC)含有溶媒 が使用されています。 では、この電解液が採用された理由を考えてみましょう。 2.電気化学的安定性と電位窓 電極活物質と接触する電池材料(電解液など)の電位窓上限値(酸化電位)が平均正極電位を下回る場合、充電時に、この電池材料の酸化が進む状態になります。 同様に、電位窓下限値(還元電位)が平均負極電位を上回る場合、還元が進む状態になります。ある物質の電位窓とは、その物質が電気分解されない電位領域を指します。 水の電位窓は3. 04~4. 07V(vs Li + /Li)で、リチウムイオン二次電池の電解液媒質として使用できないひとつの理由です。 有機溶媒では電位窓が拡がりますが、0. リチウムイオン電池 32社の製品一覧 - indexPro. 1~4. 2Vの範囲を超えるものはありません。 例えば、エーテル系溶媒では耐還元性はありますが、耐酸化性が不足しています。 ニトリル類・スルホン類は耐酸化性には優れていますが、耐還元性に乏しいという具合です。 カーボネート系溶媒は比較的広い電位窓を持つ溶媒のひとつです。 エチレンカーボネート(EC)で1~4. 4 V(vs Li + /Li)、プロピレンカーボネートでは少し高電位にシフトします。 《カーボネート系溶媒》 (左から)エチレンカーボネート(EC) プロピレンカーボネート(PC) (左から)ジメチルカーボネート(DMC) ジエチルカーボネート(DEC) LiPF 6 が優れている点のひとつは、 耐酸化性が良好 なことです。 その酸化電位は約6. 3V(vs Li + /Li;PC)で、5V代の四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF 4 )、過塩素酸リチウム(LiClO 4 )より安定です。 3.SEI(Solid Electrolyte Interface) カーボン系活物質からなる負極は、充電時には、接触する有機物を還元する能力を持っています。 なぜ、電解液としてLiPF 6 /EC系を使用した場合、二次電池として安定に作動できるのでしょうか? また、耐還元性に優れるエーテル系溶媒やEC以外のカーボネート系溶媒を単独で使用した場合、二次電池は安定して作動しません。なぜでしょうか?
これまで説明してきたリチウムイオン二次電池の電解質は、媒質として有機溶媒を使用しています。 程度の差はありますが、可燃性です。また、毒性もゼロではありません。 何らかの原因で電池の温度が上昇すると、火災や爆発を起こすリスクがあります。 電解液の不燃化あるいは難燃化 へのアプローチのひとつがイオン液体の使用です。 イオン液体とは、イオン(アニオン、カチオン)のみからなり、常温常圧で液体の化合物です。 水や酸素に対して安定な化合物も多数見つかっています。 一般的なイオン性結晶(塩)とは異なり融点が低く(融点が常温以下なので、常温溶融塩とも呼ばれる)、幅広い温度域で液状を保つ、蒸気圧がほとんどない、難燃性である温度域が広い、有機溶媒と比較して電気導電性が高いなどの特徴を持っており、以前から電解質の非水媒体として研究されてきました。 特定のイオン液体を使用すると、溶媒や添加剤を加えずに、十分な充放電サイクル特性を有するリチウムイオン二次電池(カーボン負極活物質)となることが判明しました。 代表例が、下記のFSAアニオンとイミダゾリウムカチオン(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム)からなるイオン液体(EMImFSA;25℃粘度17 mPa・s、25℃電気伝導率16. 三 元 系 リチウム インカ. 5 mS/cm)です。 LiTFSA(LiFSA)/EMImFSA電解液では、通常使用される1M LiPF6/(EC+DEC)電解液と同等の充放電サイクル特性と、それを超えるハイレート放電特性 が確認されています。 一方、TFSAアニオンとイミダゾリウムカチオンからなるイオン液体(EMImTFSA;25℃粘度45. 9mPa・s、25℃電気伝導率8. 4mS/cm)では粘度が高すぎてサイクルを回せません。 EMImFSA 1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(フルオロスルホニル)イミド 3.水系電解液でも不燃化へ 電解液の不燃化に対する他のアプローチは水媒質を使用することです。 しかし、水の電位窓が狭いので、一般的な~4V級のリチウムイオン二次電池では分解され使えませんでした。 近年、水、リチウムスルホンアミド、および異なる複数のリチウム塩を特定の割合で混合すると、共晶により融点が下がり、常温で液体の 常温溶融水和物(ハイドレートメルト) となることが発見されました。一種のイオン液体です。 例えば、LiTFSA0.
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