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リチウムイオン電池は現代のエネルギーインフラの一つだ。リチウムイオン電池は30年も前にできたものだが、今もずっと使われ続けている。

リチウムイオン電池の最大の強みは軽くて何度も充電できることだ。

電池とは簡単に言うと、化学ポテンシャルの高い材料(負極)と低い材料(正極)の間に、イオンを通す電解液を挟んだものだ。放電時には負極の金属が電解液に溶けて陽イオンとなり、電解液を通ってポテンシャルの低い正極へと移動する。

放出された電子は負極から外部回路へ流れ正極に達する。

リチウムイオン電池の反応は可逆反応なので、放電し切ったら外部に電源を繋いで逆向きに流せば再び充電される。

 

 

電池の起電力は正極と負極の化学ポテンシャルの差できまる。

リチウムイオン電池は従来の鉛蓄電池と比べて充電時の劣化も少ない公称電圧(3.6-3.7 V)は、ニッケル水素電池(1.2 V)の3倍、鉛蓄電池(2.1 V)の1.5倍、乾電池(1.5 V)の2.5倍であり、高い電圧が必要な場合に直列につなぐ電池の使用本数を減らすことができるため、その分小さく軽くでき、機器設計上の利点となる。

 

1991年ソニーが先陣を切ってリチウムイオン電池を市場に出した。
家庭用小型カメラに搭載するためだった。

リチウムイオン電池が技術者から関心を惹いたのは高い電圧だった。
「この電池なら、小型モバイル機器が作れる」との声が多数上がった。

 

リチウムイオン電池は製品化されてから30年たったが、現在も進化を続けている。
モバイル機器から電気自動車や代替エネルギーの貯蔵へと用途が広がり、
より高容量で電圧が高く、流せる電流が大きくてコストが低い電池の開発が進められているからだ。

 

2000年代に入ってインターカレーションのケミストリーの理解が進みより戦略的な材料設計ができるようになってきた。
コストの面を考慮し、リチウムイオンをナトリウムイオンに置き換えた電池の研究も進んでいる。

 

この電池のメリットは南米からの輸入に頼らざるを得ない希少金属のリチウムを使わずに済むことだ。
さらに他の研究としては全個体電池がある。

EVでは大電流を必要とするため、全個体電池への期待は大きい。

先の未来は新たな技術が世界を変えているだろう。

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