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?
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?
1×63×133mm、3, 000mAh、3. 2V、1CmA ■9. 0×89×189mm、15, 000mAh、3. 2V、1CmA ■8. 5×95. 5×234mm、17, 500mAh、3. 2V、5CmA ■2. 9×66×122mm、2, 600mAh、3. 7V、1CmA ■7. 0×45×91mm、3, 600mAh、3. 7V、5CmA ■8. 4×63. 5×155mm、10, 000mAh、3. 7V、15CmA 約1, 700種類のパウチセルからご選択頂けます。 SYNergy ScienTech社製保護回路付きリチウムポリマーセル 業界ナンバー1の小型パウチセルを各種ご用意。ウェアラブル機器など小型/軽量機器に最適です。国内大手メーカにも多くの採用実績有。 ■2×10×13mm、10mAh、3. 7V、1. 0CmA ■3. 7×12. 1×29. 5mm、100mAh、3. 0CmA ■6. 0×19×30mm、300mAh、3. ３分でわかる技術の超キホン リチウムイオン電池の電解液① LiPF6/EC系 | アイアール技術者教育研究所 | 製造業エンジニア・研究開発者のための研修/教育ソリューション. 7V、2. 0CmA ■4. 1×20. 5×50. 5mm、420mAh、3. 0CmA ■5. 5×34×36mm、765mAh、3. 5CmA ■6. 4×37×59. 5mm、1, 550mAh、3. 0CmA 約130種類のパウチセルからご選択頂けます。 小容量から大容量までリチウムイオン電池パックのカスタム量産対応 あらゆる製品に最適なカスタム電池パックの開発・量産をサポート ●円筒、角形セルを内蔵したカスタムパックの開発・量産 ●カスタムパック向け充電器の開発・量産 ●800mAh~3, 450mAhの円筒セルを複数本束ねたパックの開発 ●国内、海外セルメーカよりご選択可能 ●業界標準SM Bus通信に対応したカスタムパックも対応可能 ●PSE等の各種認証取得の請負い対応 ●小ロットの量産も可能性ありご相談ください 【ご注意】 ここで紹介する製品・サービスは企業間取引(B to B)の対象です。 各企業とも一般個人向けには対応しておりませんのでご承知ください。 2021年7月のクリックランキング (Best 10) 順位 企業名 クリック割合 1 15. 3% 2 8. 4% 3 村田製作所 7. 7% 4 マクセル 6. 5% 5 パナソニック インダストリアルソリューションズ社 5. 8% 6 昭和電工マテリアルズ 5.
2 Fe 0. 4 Mn 0. 4 O 2 での電池容量は191mAh/g(実験値)、380(理論値)であり、Li 2 TiO 3 とLiMnO 2 から形成される固溶体 Li 1. 2 Ti 0. 4 O 2 では300 mAh/g(実験値)、395(理論値)です。 一方、実用化されている LiCoO 2 の可逆容量が約148 mAh/g、三元系 LiNi 0. 33 Co 0. 33 Mn 0. 33 O 2 で約160、 LiNi 0. 8 Co 0. 15 Al 0. 05 O 2 で約199と200 mAh/g以下です。作動電位は、実用化されている正極活物質より少し低い3. 4~3.
7mol/LiBETA0. 3mol/水2molの組成からなるハイドレートメルトです。 実験および計算によるシミュレーションから、ハイドレートメルトでは全ての水分子がLiカチオンに配位している(フリーの水分子が存在しない)ことが判明しています。 上記のハイドレートメルトを電解質として使用した2. ３分でわかる技術の超キホン リチウムイオン電池の正極活物質② ポリアニオン系、リチウム過剰系 | アイアール技術者教育研究所 | 製造業エンジニア・研究開発者のための研修/教育ソリューション. 4V級、および3. 1 V級リチウムイオン二次電池では安定した作動が確認されています。 (日本アイアール株式会社 特許調査部 Y・W) 【関連コラム】3分でわかる技術の超キホン・リチウムイオン電池特集 電池の性能指標とリチウムイオン電池 リチウムイオン電池の負極とインターカレーション、SEIの生成 リチウムイオン電池・炭素系以外の負極活物質 リチウムイオン電池の正極活物質① コバルト酸リチウムとマンガン酸リチウム リチウムイオン電池の正極活物質② ポリアニオン系、リチウム過剰系 リチウムイオン電池の電解液① LiPF6/EC系 リチウムイオン電池の電解液② スルホンアミド系、イオン液体、水系 真性高分子固体電解質とリチウムイオン電池 高分子ゲル電解質とリチウムイオン電池 結晶性の無機固体電解質とリチウムイオン電池 ガラス/ガラスセラミックスの無機固体電解質とリチウムイオン電池 固体電解質との界面構造の制御 リチウムイオン電池のセパレータ・要点まとめ解説(多孔質膜/不織布) リチウムイオン電池の電極添加剤(バインダー/導電助剤/増粘剤) 同じカテゴリー、関連キーワードの記事・コラムもチェックしませんか?
0~4. 1V、Coで4. 7~4. 三 元 系 リチウム インプ. 8Vです。理論電池容量はリン酸鉄リチウムと同程度です。 オリビン型のため熱安定性が良好で、マンガンの場合は資源量が比較的豊富で安価な点もプラスになります。 「 リン酸マンガンリチウム 」がリン酸鉄リチウムと比較しても電子伝導性が低いことや体積変化が大きいことによる電池特性のマイナス面については、上記と同様、ナノ粒子化、カーボンなどの電子導電性物質による被覆、他元素による一部置換などの方法で改善が図られています。 放電電位が5Vに近い「 リン酸コバルトリチウム 」では、通常使用されるカーボネート系有機溶媒やポリオレフィン系セパレータの酸化分解が発生し、サイクル特性が低下します。そこで、電解質やセパレータの最適化が検討されています。 オリビン型リン酸塩LiMPO 4 (M=Fe, Co, Mnなど)のリン酸アニオンの酸素原子の一部を、より電気陰性度が大きいフッ素原子に置換した フッ化リン酸塩系化合物Li 2-x MPO 4 F(M=Fe, Co;0≦x≦2) でも、作動電位を上げることができます(Li 2 FePO 4 Fで約3. 7V、Li 2 CoPO 4 Fで約4. 8V)。 2電子反応の進行による、理論電池容量の増大も期待されています(約284mAh/g)。 しかし、高温での安定性が悪く、期待される電池特性を有する単一結晶相の製造が困難な点が課題です。 類似化合物としてLiVPO 4 Fも挙げられます。 ケイ酸塩系化合物Li 2 MSiO 4 (M=Fe, Mn, Co) も、ポリアニオン系正極活物質として研究開発が進められています。作動電位は、Li 2 FeSiO 4 で約3. 1V、Li 2 MnSiO 4 で約4. 2Vです。 リン酸塩より作動電位が低下する理由は、リン原子よりケイ素原子の電気陰性度が小さいため、Fe-O結合のイオン性が減少するためと考えられます。 フッ化物リン酸塩系と同様に、理論電池容量の増大が期待されています(約331mAh/g)。現状での可逆容量は約160mAh/gです。 電子伝導性およびイオン伝導性が低い点が課題とされていますが、Li 2 Mn 1-x FexSiO 4 など金属置換による活物質組成の最適化、ナノ粒子化やカーボンなどの電子伝導物質による被覆による電極構造の最適化により改善が図られています。 また、 ホウ酸塩系化合物LiMBO 3 (M=Fe, Mn) も知られています。 2.リチウム過剰層状岩塩型正極活物質 近年、 高可逆容量を与える ことから、 Li過剰層が存在するLi 2 MO 3 (M:遷移金属)とLiMO 2 から形成される固溶体が注目 されています。 例えば、Li 2 MnO 3 とLiFeO 2 から形成される固溶体 Li 1.
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. 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. 三 元 系 リチウム インテ. 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?
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