リチウム二次電池, または、リチウムイオン電池は、多くの用途で使用される充電式電池の一種です, しかし、それらは携帯電話で広く使用されています, ノートブックコンピュータ, 電動工具, 電気自動車, 街路灯用のスタンバイ電源, 航海灯, そして小型家電製品.
リチウムは、他の鉱物に比べて充電および放電エネルギーがより安定かつ安全であるため、リチウムイオン電池パックの主な供給源です。.
エレクトロニクス業界を除く, リチウムは鉱山における主要な鉱物です, 製造業, エネルギー貯蔵,等. 多くの産業で使用されているため, リチウムイオン電池の重要性はいくら強調してもしすぎることはありません: それはです, かなり可能性がある, 現代世界で最も重要な発展の一つ, それなしでは21世紀は不可能だったでしょう.
12Vリチウム二次電池の歴史
1970年代の石油危機の際, スタンリー・ウィッティンガム, 当時エクソンモバイル社に勤務していたイギリス人の化学者, 新しいバッテリーのアイデアを模索し始めました。これは、短時間で自然に充電でき、いつか化石燃料のないエネルギーにつながる可能性があります。.
彼の最初の試みで, 彼は二硫化チタンとリチウム金属を電極として使ってみた, しかし、この組み合わせにはいくつかの課題がありました, 重大な安全上の懸念を含む. バッテリーがショートして発火した後, エクソン社は実験の中止を決定した.
しかし, ジョン・B. 十分だ, 現在、テキサス大学オースティン校の工学教授, 別の考えがあった. 1980年代, 彼は二硫化チタンの代わりにコバルト酸リチウムを陰極として使って実験した, それは報われました: バッテリーは潜在的なエネルギーを2倍にした.
5年後, 名古屋の名城大学の吉野彰さん, 日本, 別の交換をしました. 活性リチウム金属をアノードとして使用する代わりに, 彼は炭素質物質である石油コークスを使用しようとした, それは革命的な発見につながりました: 新しいバッテリーはリチウム金属を使用しないことで大幅に安全になっただけでなく、, バッテリー性能がより安定しました, したがって、リチウムイオン電池の最初のプロトタイプが製造されました。.
で 1991, 日本企業の旭化成とソニーがリチウムイオン電池の量産を開始し、多くの電子製品に応用した。, 90 年代を通じて多くの科学者やエンジニアが技術を完成させました. で 2019, 科学者スタンリー・ウィッティンガム, Akira Yoshino, ジョン・グッドイナフとノーベル化学賞を共同受賞, 特にリチウムイオン電池の開発における功績に対して.
12v リチウム二次電池の構造
リチウムイオン電池にはさまざまな種類がある, しかし、それらは一般に次のような構造で構成されています:
正極または正極: コバルト酸リチウムからなる集電体 (またはマンガン酸リチウムニッケルコバルト, マンガン酸リチウム, リン酸鉄リチウム, 等) そしてアルミホイル
陽極または陰極: 黒鉛化炭素材料と銅箔からなる集電体
電解質: カソードとアノードの間でイオンを輸送する媒体
セパレータ: 陰極と陽極の接触を防ぐバリア
リチウムイオン電池が適切に機能するには、これらの主要な構造が存在する必要があります。.
ポータブルパワーパック
前述したように, 充電されたリチウムイオン電池は、電子機器に電力を供給するポータブル電気を提供します. リチウムイオン電池は軽量で、他の種類の電池よりも小さくできるため、持ち運びに便利です。.
無停電電源装置 (UPS)
12v リチウム充電式バッテリーは、電力損失や変動を避けるために緊急バックアップ電力を供給します。. パソコンなどの事務機器, およびITサーバー, データの損失を防ぐために、停電の場合でも実行を続ける必要がある. 医療業界やヘルスケア業界では、救命医療機器への安定した電力供給を保証するためのバックアップ電源も必要です。.
太陽エネルギー貯蔵
リチウムイオン電池は急速充電できるため、ソーラーパネルに太陽エネルギーを蓄えるためにも使用されます。. 軽いです, 鉛蓄電池と比較してよりコンパクトで、より多くのエネルギーを保持できます。.
船舶用車両
リチウムイオン電池は、作業用やタグボート、スピードボートやヨットなどのレジャーボートに電力を供給する際に、ガソリンや鉛蓄電池の代替品として登場し続けています。. リチウムイオン電池は静かで効率的な電源を供給するだけではありません,だけでなく、ドックにあるボートやヨット内で使用する電力を供給するためにも使用できます。.
電気自動車
自動車業界は、電気自動車の電源を供給するためのリチウムイオン電池パックを求めています。, ハイブリッドまたはプラグインハイブリッド電気自動車. リチウムイオン電池は大量のエネルギーを蓄えることができ、何度も充電することができます, 優れた充電容量と長い寿命を提供します.
上記の用途は、リチウムイオン電池の多くの用途のうちのほんの一部です。. リチウムイオン電池はコンパクトなので, ポータブルで急速充電と優れたストレージ容量を備えています, リチウムイオン電池の要件は依然として存在するか、将来的にはさらに増加する可能性があります.
リチウムイオン電池の安全性と環境上の危険性
広く使用されており、エネルギー効率の高いストレージにもかかわらず, リチウムイオン電池は完璧ではありません; 生成されると安全上の危険が生じる可能性があります, 使用済み, そして間違って保管されている. バッテリーには可燃性の電解液が含まれているため、, リチウムイオン電池は、構造的な損傷を受けると爆発するほど圧力がかかる傾向があります。. 充電が早すぎると, リチウムイオン電池はショートして爆発を引き起こす危険性もあります.
したがって, 多くの市販製品で広く使用されているため、, リチウムイオン電池の安全基準と安全性テストは、他の種類の電池よりもはるかに厳格です. リチウムイオン電池には可燃性の電解質が含まれているため、製造を誤ると悲惨な結果が生じることがよくあります。.
リチウムイオン電池は、電圧制限を超えて充電すると損傷を受けやすくなります. 一般的に, リチウムイオン電池の電圧範囲は次のとおりです。 2.5 そして 3.65 ボルト (または, セルの構成に応じて最大 4.35V). 不適切な充電によりこの電圧を超えると、バッテリーのセルが早期に劣化する可能性があります。, どれの, せいぜい, バッテリーのエネルギー貯蔵効率が低下することを意味します, あるいは最悪の場合, 細胞内の反応性成分が爆発する原因となります。.
長期間保管しすぎると, リチウムイオン電池も早期に劣化する可能性があります, つまり、最終的に使用するときに一般的な電圧範囲に到達できないことになります。. ユーザーがパッケージの充電手順に従っているにもかかわらず、過充電される可能性があるため、これにはリスクが伴います。.
たとえリチウムイオン電池が鉄などの「毒性の低い」金属を使用していても, ニッケル, 銅, そしてコバルト (そしてそのように分類されます), その生産と廃棄方法は依然として環境に重大な危険をもたらす可能性があります.
リチウムイオン電池の金属部品がリサイクルされる場合, 焼却や埋立地の両方でも安全です, 他の製品での再利用や再生のために再利用するのは、時間と費用がかかるプロセスです。, どれの, 順番に, メーカーはリサイクルを控え、代わりに新しい構造物の採掘のみを行うようになる.
の未来 ICR 18650
たとえ50歳を超えたとしても, リチウムイオン電池は依然として改良を続けています: 科学者たちは、電解質を組み合わせる新しい方法を実験することで、現在のリチウムイオン技術の限界と限界を押し広げ続けています。, 陽極, とカソードを使用して、よりエネルギー効率の高いバッテリーを作成します, よりコスト効率の高い, 現在の形式よりもはるかに安全です.
結論:
12v リチウム二次電池は、ラップトップコンピュータなどの携帯用電気製品に広く使用されています。, カメラ, 独自のパフォーマンス上の利点によるモバイル通信. 現在開発されている大容量リチウムイオン電池は電気自動車で実証されており、21世紀の電気自動車の主力電源の一つとなることが期待されています。, 人工衛星にも使われるようになる, 航空宇宙およびエネルギー貯蔵. エネルギー不足と世界の環境保護のプレッシャーにより. リチウム電池 現在、電気自動車業界で広く使用されています, 特に、の出現 リン酸鉄リチウム電池, リチウム電池産業の発展と応用を促進してきました。.
