リチウムイオン電池はほぼどこにでもあります。これらは、携帯電話やラップトップからハイブリッド車や電気自動車に至るまでのアプリケーションで使用されています。リチウムイオン電池は、無停電電源装置 (UPS) や定置型電池エネルギー貯蔵システム (BESS) などの大規模アプリケーションでも人気が高まっています。
バッテリーは、電気デバイスに電力を供給するための外部接続を備えた 1 つ以上の電気化学セルで構成されるデバイスです。バッテリーが電力を供給しているとき、そのプラス端子はカソード、マイナス端子はアノードになります。マイナスとマークされた端子は、外部電気回路を通ってプラス端子に流れる電子の供給源です。
バッテリーが外部電気負荷に接続されると、レドックス (還元酸化) 反応により高エネルギーの反応物が低エネルギーの生成物に変換され、自由エネルギーの差が電気エネルギーとして外部回路に供給されます。歴史的に、「バッテリー」という用語は、特に複数のセルで構成されるデバイスを指しました。ただし、その用途は単一のセルで構成されるデバイスを含むように進化しました。
リチウムイオン電池はどのように機能するのでしょうか?
ほとんどのリチウムイオン電池は、アルミニウム集電体上にコーティングされた金属酸化物の正極（カソード）、銅集電体上にコーティングされたカーボン/グラファイト製の負極（アノード）、セパレーターおよび電解質で構成される同様の設計を共有しています。有機溶媒中のリチウム塩。
バッテリーが放電して電流を供給している間、電解液は正に帯電したリチウムイオンをアノードからカソードに、またその逆にセパレーターを通って運びます。リチウムイオンの移動によりアノード内に自由電子が生成され、正極集電体に電荷が生成されます。次に、電流は集電装置から電力が供給されているデバイス (携帯電話、コンピュータなど) を通って負の集電装置に流れます。セパレーターはバッテリー内の電子の流れを遮断します。
充電中、外部電源 (充電回路) は過電圧 (同じ極性でバッテリーが生成する電圧よりも高い電圧) を印加し、バッテリー内で充電電流を正極から負極に強制的に流します。つまり、通常の状態での放電電流の逆方向です。その後、リチウムイオンは正極から負極に移動し、そこでインターカレーションとして知られるプロセスで多孔質電極材料に埋め込まれます。
投稿日時: 2022 年 6 月 26 日