リチウムイオン電池
リチウムイオン電池が原因となって携帯機器の異常発熱、発火事故が相次いでいます。昨年はノートパソコン用や携帯用のリチウムイオン電池の不具合が明らかになりました。これをきっかけに電池メーカーは安全性向上に知恵を絞っていますが、８月中旬にもまた以上発熱による回収の発表がありました。
リチウムイオン電池は、正極にリチウム・コバルト酸化物、負極にグラファイト（炭素）を使い、その間にイオンを通す膜（セパレーター）を挟み、電解液に浸した構造です。充電時には正極中のリチウムがイオンとなって負極に移り、グラファイト層の間に蓄えられます。機器を使用する放電時は負極から正極にリチウムイオンが戻ることによって電流が流れる仕組みです。
従来の電池に比べ、軽量でたくさんの電気を蓄えられる（大容量）ため、充電ができる２次電池の主流になっています。ところが充電時にリチウムが大量に抜けると、コバルト酸化物結晶が崩壊する、電池内部が１５０度Ｃ以上になると熱暴走して爆発に至るなどの危険も内在しています。これを制御や保護回路によって回避しています。
実際の電池はシート状の正極・セパレーター・負極の３枚を重ねて巻き上げ缶などの容器に詰めた形になります。不具合は巻き上げた終端の部分でショートして起こることが多いようです。小型、大容量という相反する要求に応えるため、各社はシート状電極をきつく巻く、セパレーターを薄くするという具合にありとあらゆる隙間を残さない工夫を必死で行っています。
しかし、その分だけ危険性は高まります。電池各社は電池内部に耐熱シートを入れて発火を防ぐといった構造上の工夫、あるいは正極をマンガン系にするといった材料の工夫などに取り組んでいます。携帯電話やノートパソコンは情報時代に欠かせない機器であり、２次電池はそのキーデバイスです。日本メーカーが強い分野でもあります。電池メーカーは安全を前提に、小型・軽量、大容量のニーズに果敢に応える技術開発を急いでほしいものです。
（掲載日：2007/08/13）
リチウムイオン電池
読み方：リチウムイオンでんち
別名：Li-ion電池，リチウムイオン二次電池
【英】Lithium-ion battery, Li-ion battery
別名：Li-ion電池，リチウムイオン二次電池
【英】Lithium-ion battery, Li-ion battery
リチウムイオン電池とは、電池材料にリチウム金属酸化物を用い、リチウムイオンが正極と負極の間を移動することによって充放電を行う方式の二次電池のことである。
リチウムイオン電池は、リチウム電池よりも更に3.6V程度の高電圧を得ることができる他、可能な充放電の回数が1000回程度と非常に多く、また、電池残量を使い切らないまま充電を行うと充填可能な総容量が極端に低下する「メモリー効果」が発生しない、といった特徴を持っている。同じ二次電池であるニッカド電池に比べると、単位重量当たりのエネルギー密度は2倍程度、充電・放電回数もほぼ2倍である。
リチウムイオン電池は、ノートPCやデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話など、比較的多量の電力消費を伴う小型電子機器のメインバッテリーとして多く利用されている。
リチウムイオン電池
英語 lithium ion battery
リチウムを電解液中のイオンのかたちで用いる充電式電池。ニッケルカドミウム電池などのような有害物質を含まず、蓄電量も大きくできることから注目されている。基本電圧は3.6ボルトである。電解液の代わりに導電性のポリマーと組み合わせたリチウムイオン電池も開発されており、これはリチウムポリマー電池と呼ばれることがある。リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、資源リサイクルの観点からも、高価なコバルト等が再利用される。
※「大車林」の内容は、発行日である2004年時点の情報となっております。
リチウムイオン電池
読み方：リチウムイオンデンチ
【英】：lithium-ion battery
主に正極にグラファイト（炭素）、そして負極にコバルト酸リチウムを用い、正極、負極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う二次電池。（※一般的にリチウムイオン電池は「リチウムイオン二次電池」のことで、二次電池とは放電のみできる一次電池と違い、充電も可能な電池のこと）。エネルギー密度や電圧が最も高い部類の電池で様々な家電のバッテリーに使われており、今後、電気自動車などで需要増が見込まれている。
【英】：lithium-ion battery
主に正極にグラファイト（炭素）、そして負極にコバルト酸リチウムを用い、正極、負極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う二次電池。（※一般的にリチウムイオン電池は「リチウムイオン二次電池」のことで、二次電池とは放電のみできる一次電池と違い、充電も可能な電池のこと）。エネルギー密度や電圧が最も高い部類の電池で様々な家電のバッテリーに使われており、今後、電気自動車などで需要増が見込まれている。
■ 関連技術
リチウムイオン二次電池
(リチウムイオン電池 から転送)
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2018/11/17 02:43 UTC 版)
リチウムイオン二次電池（リチウムイオンにじでんち、lithium-ion rechargeable battery）は、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行う二次電池である。正極、負極、電解質それぞれの材料は用途やメーカーによって様々であるが、代表的な構成は、正極にリチウム遷移金属複合酸化物、負極に炭素材料、電解質に有機溶媒などの非水電解質を用いる。単にリチウムイオン電池、リチウムイオンバッテリー、Li-ion電池、LIB、LiBとも言う。リチウムイオン二次電池という命名はソニー・エナジー・デバイスによる[9]。
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- ^ a b c “Lithium Ion Batteries (Li-Ion)”. Panasonic. 2015年11月26日閲覧。
- ^ a b http://na.industrial.panasonic.com/sites/default/pidsa/files/ncr18650b.pdf (PDF)
- ^ a b “高容量リチウムイオン電池を開発”. Panasonic. 2015年11月26日閲覧。（参考）重量エネルギー密度265Wh/kg、体積エネルギー密度730Wh/L。開発段階での数値。
- ^ 電池とバッテリーパックのパフォーマンスにおけるプラグインハイブリッドカーとハイブリッドカーのデューティ比効果, “アーカイブされたコピー”. 2009年3月26日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2009年3月26日閲覧。
- ^ ASIN B001SV571M
- ^ Vapor-grown carbon fiber anode for cylindrical lithium ion rechargeable batteries
- ^ a b c Types of Lithium-ion - Battery University
- ^ a b 主要メーカー（panasonic、maxell、他）の製品仕様書より
- ^ Nagaura, T.; Tozawa, K. (1990年). “Lithium ion rechargeable battery”. Progress in Batteries & Solar Cells 9: 209–217. ISSN 0198-7259.
- ^ Whittingham, M. S. (1976年). “Electrical Energy Storage and Intercalation Chemistry”. Science 192 (4244): 1126–1127. doi:10.1126/science.192.4244.1126.
- ^ Besenhard, J.O.; Fritz, H.P. (1974年). “Cathodic reduction of graphite in organic solutions of alkali and NR4+ salts”. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry 53 (2): 329–333. doi:10.1016/S0022-0728(74)80146-4. ISSN 0022-0728.
- ^ Besenhard, J.O. (1976年). “The electrochemical preparation and properties of ionic alkali metal-and NR4-graphite intercalation compounds in organic electrolytes”. Carbon 14 (2): 111–115. doi:10.1016/0008-6223(76)90119-6. ISSN 0008-6223.
- ^ Schöllhorn, R.; Kuhlmann, R.; Besenhard, J.O. (1976年). “Topotactic redox reactions and ion exchange of layered MoO3 bronzes”. Materials Research Bulletin 11 (1): 83–90. doi:10.1016/0025-5408(76)90218-X. ISSN 0025-5408.
- ^ Besenhard, J.O.; Schöllhorn, R. (1976–1977). “The discharge reaction mechanism of the MoO3 electrode in organic electrolytes”. Journal of Power Sources 1 (3): 267–276. doi:10.1016/0378-7753(76)81004-X. ISSN 0378-7753.
- ^ Besenhard, J.O.; Eichinger, G. (1976年). “High energy density lithium cells: Part I. Electrolytes and anodes”. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry 68 (1): 1–18. doi:10.1016/S0022-0728(76)80298-7. ISSN 0022-0728.
- ^ Eichinger, G.; Besenhard, J.O. (1976年). “High energy density lithium cells”. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry 72 (1): 1–31. doi:10.1016/S0022-0728(76)80072-1. ISSN 0022-0728.
- ^ Zanini, M.; Basu, S.; Fischer, J. E. (1978年). “Alternate synthesis and reflectivity spectrum of stage 1 lithium—graphite intercalation compound”. Carbon 16 (3): 211. doi:10.1016/0008-6223(78)90026-X.
- ^ Basu, S.; Zeller, C.; Flanders, P. J.; Fuerst, C. D.; Johnson, W. D.; Fischer, J. E. (1979年). “Synthesis and properties of lithium-graphite intercalation compounds”. Materials Science and Engineering 38 (3): 275. doi:10.1016/0025-5416(79)90132-0.
- ^ Dey, A.N.; Sullivan, B.P. (1970年). “The Electrochemical Decomposition of Propylene Carbonate on Graphite”. Journal of The Electrochemical Society 117 (2): 222-224. doi:10.1149/1.2407470.
- ^ Mizushima, K.; Jones, P.C.; Wiseman, P.J.; Goodenough, J.B. (1980年). “LixCoO2 (0<x<-1): A new cathode material for batteries of high energy density”. Materials Research Bulletin 15 (6): 783–789. doi:10.1016/0025-5408(80)90012-4. ISSN 0025-5408.
- ^ 欧州特許 EP17400B1
- ^ 日本国特許第1769661号
- ^ “技術発展図”. 二次電池. 特許庁. 2015年10月29日閲覧。
- ^ a b c “代表的特許リスト”. 二次電池. 特許庁. 2015年10月29日閲覧。
- ^ “Abstract #23”. International Meeting on Lithium Batteries. Rome. (April 27–29, 1982)
- ^ Yazami, R.; Touzain, Ph. (1983年). “A reversible graphite-lithium negative electrode for electrochemical generators”. Journal of Power Sources 9 (3): 365–371. doi:10.1016/0378-7753(83)87040-2. ISSN 0378-7753.
- ^ T. Yamabe; K. Tanaka; K. Ohzeki; S. Yata. “Electronic structure of polyacenacene. A one-dimensional graphite”. Solid State Communications 44 (6): 823–825. doi:10.1016/0038-1098(82)90282-4 2015年10月29日閲覧。.
- ^ 特願昭56-92626（1981年）
- ^ 特願昭57-93437（1982年）
- ^ 「リチウムイオン二次電池研究開発の源流を語る〜負極材料の開発史を中心に」月刊化学2015年12月(vol.70)
- ^ Thackeray, M. M.; David, W. I. F.; Bruce, P. G.; Goodenough, J. B. (1983年). “Lithium insertion into manganese spinels”. Materials Research Bulletin 18 (4): 461-472. doi:10.1016/0025-5408(83)90138-1.
- ^ “テクノロジー・イノベーション 40年の歴史 携帯機器の普及を支えたLiイオン，19年間で約4倍に高密度化 要素技術編：電池”. 日経エレクトロニクス. (2009年5月8日) 2015年12月3日閲覧。
- ^ Fong, Rosamaría; Sacken, Ulrich von; Dahn, J.R. (1990年). “Studies of Lithium Intercalation into Carbons Using Nonaqueous Electrochemical Cells”. Journal of The Electrochemical Society 137 (7): 2009-2013. doi:10.1149/1.2086855.
- ^ 日本国特許第1823650号（出願日1983/12/13）
- ^ “吉野 彰インタビュー”. 旭化成. 2015年10月29日閲覧。
- ^ a b 日本特許第1989293号（優先日1985/5/10）
- ^ アルバックグループ広報誌「ULVAC」 No.54 March, 2008 (PDF) [リンク切れ]
- ^ 日本特許第2128922号（出願日1984/5/28）
- ^ 日本特許第2642206号（出願日1989/12/28）
- ^ 日本特許第3035677号（出願日1991/9/13）
- ^ 『リチウムイオン二次電池』 芳尾真幸ら、日刊工業新聞社、2。
- ^ Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Goodenough, J. B. (1997年). “Phospho‐olivines as Positive‐Electrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries”. Journal of The Electrochemical Society 144 (4): 1188–1194. doi:10.1149/1.1837571 2015年12月3日閲覧。.
- ^ 新世代自動車の基礎となる次世代電池技術に関する研究会 (2006年8月). “次世代自動車用電池の将来に向けた提言 (PDF)”. 経済産業省. 2015年10月29日閲覧。
- ^ “Liイオン電池,新時代へ”. 日経エレクトロニクス. (2010年1月8日)
- ^ “リチウムイオン電池の安全性評価試験における発生事象について (PDF)”. 2015年12月10日閲覧。
- ^ (PDF) Gold Peak Industries Ltd., Lithium Ion technical handbook.
- ^ H.C. Choi; et al. (2003年). J. Phys. Chem. B 107: 5806. doi:10.1021/jp030438w.
- ^ G.G. Amatucci; J.M. Tarascon; L.C. Kein (1996年). J. Electrochemical Society 143: 1114. doi:10.1149/1.1836594.
- ^ 藤井英敏(2009年8月18日)リチウムイオン電池の価格を下げる「脱コバルト」レースの勝者は？ Archived 2009年8月21日, at the Wayback Machine.
- ^ “リチウムイオン2次電池用電極材料”. 日経BP TechOn 用語 (2007年1月11日). 2015年10月29日閲覧。
- ^ “リチウムイオン電池用高容量正極の安価な新材料を開発” (プレスリリース), 産総研, (2006年11月6日 発表) 2015年10月29日閲覧。
- ^ “安全性に優れた新型二次電池SCiB”. 東芝レビュー 63 (2): 54. (2008年) 2015年10月29日閲覧。.
- ^ R. Ruffo; S. S. Hong, C. K. Chan, R. A. Huggins, Y. Cui (2009年). “Impedance Analysis of Silicon Nanowire Lithium Ion Battery Anodes”. J. Phys. Chem. C. (113 (26), (2009)): 11390-11398. doi:10.1021/jp901594g 2009年9月1日閲覧。.
- ^ C. K. Chan; X. F. Zhang, Y. Cui (2007年). “High Capacity Li-ion Battery Anodes Using Ge Nanowires”. Nano Lett. (8 (2007)): 307-309. doi:10.1021/nl0727157.
- ^ R. Wenige. “LIQUID ELECTROYTE SYSTEMS FOR ADVANCED LITHIUM BATTERIES (PDF)”. D-64271, Darmstadt, Germany: Merck KGaA. 2015年10月29日閲覧。
- ^ Lithium Ion Batteries: Solid Electrolyte Interphase. London: Imperial College Press. (2004).
- ^ “産業用リチウムイオン電池”. GSユアサ. 2015年11月26日閲覧。
- ^ “電池における高温特性とは？【リチウムイオン電池の高温特性】” (日本語). kenkou888.com. 2018年11月17日閲覧。
- ^ リチウムを含めたアルカリ金属は空気中の酸素および水と触れることにより自然発火する特性を持つ。
- ^ “リチウムイオン電池の安全性が向上 安全技術を搭載した業界初の高容量リチウムイオン電池の本格量産体制を確立” (プレスリリース), Panasonic 2015年10月29日閲覧。
- ^ a b c d http://batteryuniversity[.]com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries How to Prolong Lithium-based Batteries Battery University
- ^ a b バッテリーの駆動時間と耐用年数を最大限に延ばす Apple Computer
- ^ http://batteryuniversity[.]com/learn/article/ultra_fast_chargers Fast and Ultra-fast Chargers Battery University
- ^ [1] Texas Instruments - Liイオン電池の劣化の解消と急速充電を実現
- ^ [2]バッテリー - なぜリチウムイオンなのか？ - Apple（日本）
- ^ “Interview with Dr. Cui, Inventor of Silicon Nanowire Lithium-ion Battery Breakthrough” (2007年12月21日). 2015年10月29日閲覧。
- ^ Guangyuan Zheng; Yuan Yang; Judy J. Cha; Seung Sae Hong; Yi Cui (2011年). “Hollow Carbon Nanofiber-Encapsulated Sulfur Cathodes for High Specific Capacity Rechargeable Lithium Batteries”. Nano Lett. 11: 4462-4467. doi:10.1021/nl2027684.
- ^ “Li-Feバッテリーのメリットと注意事項”. 近藤科学株式会社. 2016年5月9日閲覧。
- ^ “動力用LiFeバッテリー”. 株式会社イーグル模型. 2016年5月9日閲覧。
- ^ “リチウムフェライト”. コスモ・エナジー株式会社. 2016年5月9日閲覧。
- ^ “UPSにおける新型電池の評価・適用技術 (PDF)”. 富士電機株式会社. 2016年5月9日閲覧。
- ^ “蓄電池に求められること”. ソニー株式会社. 2016年5月9日閲覧。
- ^ Adam Hadhazy (2009年3月11日). “A Better Battery? The Lithium Ion Cell Gets Supercharged”. Scientific American 2015年10月29日閲覧。
- ^ Guo, Yu-Guo; Hu, Jin-Song; Wan, Li-Jun (2008年). “Nanostructured Materials for Electrochemical Energy Conversion and Storage Devices”. Adv. Mater. 20: 2878-2887. doi:10.1002/adma.200800627.
- ^ “A123Systems”. 2015年10月29日閲覧。 “...Current test projecting excellent calendar life: 17% impedance growth and 23% capacity loss in 15 [fifteen!] years at 100% SOC, 60 deg. C...”
- ^ “Large-Format, Lithium Iron Phosphate”. 2008年11月18日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2015年12月3日閲覧。
- ^ A123Systems :: Technology :: Life[リンク切れ]
- ^ “高安全な大型リチウムイオン電池の開発と今後の展望 (PDF)”. エリーパワー株式会社. 2016年5月9日閲覧。
- ^ “EV事故は「電池が原因」、BYD幹部が発言［車両］”. NNA,News (NNA). (2012年6月13日) 2012年6月19日閲覧。
- ^ スティーヴ・レヴィン著、田沢恭子訳「バッテリーウォーズ 次世代電池開発競争の最前線」 日経BP社 2015年
[続きの解説]
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リチウムイオン電池と同じ種類の言葉
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