リチウムイオン電池を作る方法は？
リチウムイオン電池を作る際の代表的な構成としては、負極に炭素、正極にコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物、電解質に炭酸エチレンや炭酸ジエチルなどの有機溶媒、ヘキサフルオロリン酸リチウムといったリチウム塩を使います。しかし一般には、負極、正極、電解質それぞれの材料は、リチウムイオンを移動し、かつ電荷の授受により充放電可能であればよいので、非常に多くの構成をとりえます。
硫化リチウム リチウムイオン二次電池や全固体電池などの電解質・正極材に使用される。
車両用大型ニッケル水素電池特許に対する負担 現代のニッケル水素(NiMH)電気自動車用バッテリーは、GSユアサコーポレーションの押谷正彦博士と、オボニック・バッテリー・カンパニーの創設者であるスタンフォード・ロバート・オブシンスキーによって発明され、特許を取得した。現在、電気自動車業界の傾向はNiMHに代わるリチウムイオン(Li-Ion)技術の開発に向かっている。2009年、トヨタはプリウス(ガソリンと電気のハイブリッド車モデル)に使用されているニッケル水素電池の潜在的な代替品として、リチウム電池をテストした。同社は、プリウスでは引き続きニッケル水素電池を使用すると述べたが、リチウム技術に基づく完全電気自動車を導入するとしている。リチウムイオン技術(より高いエネルギー比とパワー比により機能的に優れている一方で)は、(2009年時点で)より高価であり、長期的な信頼性に関しては比較的テストされていない。2007年、国立再生可能エネルギー研究所は、セルが正しく制御されていないか損傷している場合、Li-Ionバッテリーは危険な過熱や発火にさらされる可能性があると述べた。2011 年、en:National Highway Traffic Safety Administrationはリチウム電池を動力源とする車両の安全性を調査し、他の車両よりも火災のリスクが高くないと結論付けた。
米国エネルギー省によると、リチウム電池の主な利点には、高い電力対重量比、高いエネルギー効率、優れた高温性能、および長期間使用されていないときに自然放電する傾向が低いことが含まれる。ニッケル水素電池は、自己放電が大きく、高温になると発熱しやすく、水素の損失が問題になる。しかし、これらの問題はいずれも、優れた信頼性を誇るトヨタのプリウスにニッケル水素電池を使用することを妨げなかった。
リチウムイオン二次電池 1997年、山邊時雄は、難黒鉛化炭素材料を負極に用いたリチウムイオン二次電池の開発に関する基礎的研究を世界に先駆けて行った業績に対して、日本化学賞を受賞している
リチウムイオン二次電池を発明した業績が評価され、2014年には、ジョン・グッドイナフ、西美緒、ラシド・ヤザミ(英語版)、吉野彰の4名が「工学分野のノーベル賞」と呼ばれるチャールズ・スターク・ドレイパー賞を受賞し、2019年には、ジョン・グッドイナフ、スタンリー・ウィッティンガム、吉野彰の3名がノーベル化学賞を受賞した。
リチウムイオン二次電池 なお、彼のグループはその後も様々なナノ材料を用いた電極開発を行っており、2011年にはナノワイヤー状の炭素により覆われた硫黄を作成し、正極材料としての優れた特性を報告している。硫黄正極は現在使われているLiCoO2やLiFePO4といった正極材料の10倍程度の容量(単位重量あたり)を実現可能であり特に韓国系メーカーが中心となって開発を進めているのだが、サイクル特性が悪く充放電により急速に劣化する点が問題となっている。彼らの作成した炭素被覆硫黄ナノワイヤー正極では、炭素により覆われる事で硫黄の溶け出しを防止する事でサイクル特性が向上、約150回の充放電後でも700 mAh/gと非常に大きな容量が維持されている。
ただしこれら十分に制御されたナノ構造を量産段階の電池に応用するにはまだ困難も多く、こういった技術が即座に製品として市場に出回るわけでは無い。
チタン酸リチウム 現在、リチウムイオン二次電池の改良のため、チタン酸リチウムエアロゲル(組成式 Li4Ti5O12)が効率的アノード材料として研究されている。
リチウムイオン二次電池 1997年、山邊時雄は、難黒鉛化炭素材料を負極に用いたリチウムイオン二次電池の開発に関する基礎的研究を世界に先駆けて行った業績に対して、日本化学賞を受賞している
リチウムイオン二次電池を発明した業績が評価され、2014年には、ジョン・グッドイナフ、西美緒、ラシド・ヤザミ(英語版)、吉野彰の4名が「工学分野のノーベル賞」と呼ばれるチャールズ・スターク・ドレイパー賞を受賞し、2019年には、ジョン・グッドイナフ、スタンリー・ウィッティンガム、吉野彰の3名がノーベル化学賞を受賞した。
水素化リチウム 水素雰囲気下で金属リチウムを赤熱することによって得られる無色の立方晶系イオン結晶でLiとHからなる塩化ナトリウム型構造をとり、Li−H間距離は2.04Åである。融点は680°Cで、720°Cで分解する。市販品は白から灰色の固体であるが、純粋なものは青灰色である。アルカリ金属の水素化物中で最も安定で、乾燥空気中では常温で分解しないが、光に当たると分解して黒くなる。空気中の水分とも反応する。
水と激しく反応して水酸化リチウムと水素を生ずる。
あるいは強酸化剤と反応しても水素を発生する。
コイン形リチウム電池 コイン形リチウム電池(コインがたリチウムでんち)は、リチウム電池、ボタン型電池の一種で「二酸化マンガンリチウム一次電池」の日本における一般的呼称。コイン型の外形をしているため、コイン電池(Coin Cell)とも呼ばれる。 (電池メーカのソニーなどでは、リチウムコイン電池と呼称している。)
コイン形リチウム電池の中ではCR20**タイプの電池がよく使われている。これらは直径が20mmである(1円玉と同じ)。直径が11.6mmのアルカリ電池などと総称してボタン電池と呼ばれる事も多い。
用途は多岐に渡り、時計、電卓、小型電子ゲーム、ICタグ、ICカード、各種メモリーバックアップ、電子体温計、キーレスエントリー(車載用機器)、電子手帳(PDA)、LEDライトなど、様々な小型機器に用いられている。