長野市の太陽光発電・蓄電池システム工事屋 G&Eかんぱにぃ

みなさん、こんばんは。

今日は、リチウムイオン電池の材質について書きたいと思います。

リチウムイオン電池は、正極と負極の間をリチウムイオンが行き来することによって充電、放電が

繰り返し行える二次電池です。そして、その構造は、正極と負極、そして、電解液からできてお

り、正極にはリチウム酸化物、負極には黒鉛等の炭素素材、電解液にはリチウム塩有機溶媒が使わ

れているという話は、前回に書きました。

それでは、実際に使われている材質には何があるのか、下記にまとめてみました。

＜正極＞

　①　コバルト酸リチウム（LiCoO2） ー コバルト系

　②　ニッケル酸リチウム（LiNiO2）ー ニッケル系

　③　マンガン酸リチウム（LiMn2O4）― マンガン系

　④　リン酸鉄リチウム（LiFePO4）― リン酸鉄系

　⑤　コバルト酸リチウムの一部をニッケルとマンガンで置換したもの（Li(Ni-Mn-Co)O2）― 三元系

＜負極＞

　一般的には、黒鉛などの炭素系素材ですが、東芝のリチウムイオン電池には、チタン酸リチウム

（Li4Ti5O12）が使われています。

＜電解液＞

　有機溶媒にリチウム塩を溶解させた有機電解液が使われており、有機溶媒の種類を下記にまとめ

てみました。

　①　エチレンカーボネート（EC）

　②　プロピレンカーボネート（PC）

　③　ジメチルカーボネート（DMC）

　④　ジエチルカーボネート（DEC）

　⑤　エチルメチルカーボネート（EMC）

　⑥　ポリエチレンオキシド（PEO）

　⑦　ポリプロピレンオキシド（PPO）

　⑧　ポリフッ化ビニリデン（PVdF）

＜セパレータ＞

　①　ポリエチレン（PE）

　②　ポリプロピレン（PP）

それでは、リチウムイオン電池にはどれぐらいの種類があるのか、下記にまとめてみました。

①　コバルト酸リチウム（LiCoO2） ー コバルト系

この、リチウムイオン電池を最初に商品化されたのが１９９１年で、ソニーと旭化成による共同開

発でした。正極にはコバルト酸リチウム、負極には黒鉛が使用されたもので、最もバランスの取れ

た正極材料としてモバイル機器を中心に幅広く使用されています。

②　ニッケル酸リチウム（LiNiO2）ー ニッケル系

ニッケル酸リチウムを正極に使用したニッケル系リチウムイオン電池は、高容量ですが、安全面に

問題があるとされてきました。しかし、ニッケル系の中でも、ＮＣＡ系と呼ばれているタイプのも

のは、安全性の確保の為さまざまな開発を行い、商品化されるようになりました。代表的なものと

して、プリウス・プラグインハイブリッドに掲載されています。

③　マンガン酸リチウム（LiMn2O4）― マンガン系

マンガン酸リチウム（LiMn2O4）を正極材料に使用するマンガン系リチウムイオン電池は、他の正

極材料に比べて安く、結晶構造が強固であるマンガンを使用することによって、熱安定性に優れて

いて、安全性が高いリチウムイオン電池です。この結果、現在では、車載用電池の主流となってお

り、日産のリーフや三菱のiMiEV、他にGMボルト・ダイムラー・ＢＭＷ・北京汽車などに採用さ

れています。

④　リン酸鉄リチウム（LiFePO4）― リン酸鉄系

リン酸鉄リチウム（LiFePO4）を正極に使用するリン酸鉄系リチウムイオン電池は、２００９年に

ソニーより商品化されたものです。（今では、各社から販売されています。）

リン酸鉄系は電池内部で発熱があっても結晶構造が崩壊しにくく、安全性が高いことが特徴です。

また、鉄を原料とするためマンガン系よりもさらに安く製造できるメリットがあります。

弊社で取り扱っているパーソナルエナジーに採用されている電池には、このタイプのものが使われ

ており、高出力・長寿命という特徴を持っています。

⑤三元系

三元系とは、安定性を高めるためにニッケルの一部をマンガンとコバルトに置き換えたもので、

2000年に日本とアメリカで開発されました。ニッケル、マンガン、コバルトの三元素が使用され

ているので、三元系と呼ばれています。この形式を採用しているメーカーは、一時期、スズキのレ

ンジエクステンダー向けにリチウムイオン二次電池を供給していた三洋電機や、ホンダが開発を進

めるPHEV向けに電池を供給するブルーエナジージャパンがあります。

⑥チタン酸系

一般的に、リチウムイオン電池の負極には黒鉛が使用されていますが、東芝が製造するリチウムイ

オン電池は、正極にはマンガン酸リチウム、負極にはチタン酸リチウムが使用されており、SCiBと

いう商品名がついています。この電池の特徴として、外力などで内部短絡が生じても熱暴走が起き

にくい、充放電10000回以上の長寿命、6分間での急速充電、キャパシタ並みの入出力密度、寒冷

地寒冷地（-30℃）でも使用可能などがあります。このような特徴を持つチタン酸系ですが、電気

自動車や蓄電システムに採用されています。

⑦リチウムポリマー

リチウムポリマー電池とは、電解液にゲル状の有機溶媒が使用されているもので、重量が軽く、揮

発性・引火性のある電解液を用いるリチウムイオン電池よりも安全性が高いことが特徴です。ま

た、柔軟性にたけているため、筐体が曲がりやすく、過充電・過放電によりショートしやすいとい

う欠点もあります。この電池は、ほぼすべての携帯電話・スマートフォン・タブレット等の電源と

して使用されています。

世の中に、かなりの数のリチウムイオン電池が存在していますが、こんなに種類があったとは・・

ちょっと、おどろきますね。

長くなりましたが、今日はここまでにします。

みなさん、こんばんは。

２か月ほど前に、こんな投稿をしたのをおぼえていますか？

スーパーグローバルハイスクール

この時の課題研究の発表会が本日開催されました。

さすが、長野高校生！

どの班も、パワーポイントを駆使し、英語を時折つかいながらのわかりやすい説明で、自分たちの

研究内容を説明していました。

説明もわかりやすかったのですが、すごかったのは、発表が終わった後の質疑の内容、その質疑に

対する応答、どちらも、的を得ていて、気持ちよかったです。

では、わが社に訪問に来たグループはどうであったかというと、まず分散会での一次審査を無事に

パスしました。そして、そのあとの一次審査の上位３班による全体会の研究発表で見事、最優秀賞

を頂きました。

おめでとうございます。

この結果により、この先もグローバルな課題研究が続けられるみたいです。

よかったですね。

みなさん、こんばんは。

今日は、リチウムイオン電池について書きたいと思います。

リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池が商品化された翌年の１９９１年に、ソニーと旭化成に

より開発されました。

以下に、リチウムイオン電池の構造をしめします。

　　　　　　　　　　　（出典）みちのくトレード合同会社ＨＰより

リチウムイオン電池は、正極にリチウム酸化物、負極に黒鉛等の炭素素材、電解液にリチウム塩有

機溶媒が使われていて、正極と負極の間には、ショートを防ぐため、ポリエチレンやポリプロプレ

ンなどでできたセパレータがはさまれています。

この、リチウムイオン電池の長所・短所として以下のことがあげられます。

※長所

• 他の二次電池よりもエネルギー密度が高い。
• メモリー効果が無い。
• 自己放電がニカド電池やニッケル水素電池の1/10程度と非常に少ない。
• 他の二次電池と比べて、寿命が長い。（充放電サイクル数が大きい）
• 動作温度範囲が広い。

※短所

• 過放電、過充電共に異常発熱の危険性があり、保護回路が必須。
• 大電流放電に適さない。
• 低温特性がニカド電池、ニッケル水素電池よりも劣る。

このような長所・短所をもつリチウムイオン電池ですが、コストが高かったことと、一時期、事故

が多かったことがあり、しばらく、普及しませんでした。ですが、品質の向上により、安全面の

ハードルがさがるとかなりのスピードで普及するようになり、今では、ノートパソコンや携帯電話

などのモバイル機器、電動工具、電気自動車や家庭用の定置型蓄電池などさまざまなシーンで利用

されています。

この、リチウムイオン電池ですが、正極や負極に様々な材質のものを使用することによってさまざ

まなシーンで利用されるようになりました。次回は、その、材質に触れてみたいと思います。

みなさん、こんばんは。

なにか、わかりますか？

娘と「かんぴょう」つくってます。

うまく、できるかなー