リチウムイオン電池のメリットとデメリット

リチウムイオン電池、略してLi-ion電池は、二次（充電可能）電池の一種で、セル内のリチウムイオンが放電時に陽極から電解質を通って陰極へ、充電時にはその逆に移動することで機能します。陰極は複合材料（インターカレートリチウム化合物）でできており、Li-ion電池セルの名前の由来となっています。陽極は多孔質のリチウム化グラファイトで作られ、電解質は液体、ポリマー、固体のいずれかであることが一般的です。セパレータはリチウムイオンの輸送を可能にする多孔質であり、セルの短絡や熱暴走を防ぎます。リチウムイオン電池の化学的性質、性能、コスト、安全性は種類によって異なります。

リチウムイオン電池の利点

リチウムイオン電池には多くの利点があります。
高いCレート: 充電可能なセルは、プライマリセルに比べて優れたパワー出力能力を持ち、高電力アプリケーションに使用されます。
セル電圧: リチウムイオン電池は、3-5ボルトの高い動作電圧を持ち、同等の電力をより低い電流で運用することができ、一回の充電でより長く使用できます。
高エネルギー密度: リチウムイオン電池は軽量でコンパクトであり、NCAの使用可能な充電容量は約180～200mAh/gです。
メモリ効果なし: NiCdや古いNiMH電池とは異なり、リチウムイオン電池にはメモリ効果がなく、最大5年の長い保管寿命があります。
低自己放電: リチウムイオン充電式電池は、通常メーカーによって月に1.5～2%の自己放電率とされています。

リチウムイオン電池の欠点

リチウムイオン電池にはいくつかの欠点もあります。
バッテリー価格: 充電式電池は、プライマリ電池に比べて初期コストが高いです。
自己放電: 低消費電力アプリケーションでは、サービス寿命が重要で、充電式電池の自己放電特性は、主要なエネルギー源として使用するには適していません。
電子式バッテリー管理システムの必要性: リチウムイオン電池は、過充電と過放電の保護を確保するためのモニタリングエレクトロニクスを使用しています。
熱管理システムの必要性: 充電または放電時、特に高電流で、電池は熱を発生します。
経年劣化: リチウムイオン電池の大きな欠点の一つは、経年劣化です。これは時間やカレンダーに依存するだけでなく、電池が経験した充放電サイクルの数にも依存します。
高コスト: 一般的に、リチウムイオン電池の製造コストは、NiMHセルよりも約40%高いです。
リチウムイオン電池は、ノートパソコンのバッテリー、コードレス電動工具、一部の電気自動車、電動キックスクーター、ほとんどの電動自転車、携帯用電源、LED懐中電灯などに使用される最も一般的なタイプのセルは18650電池で、公称電圧は3.7Vです。非充電式のプライマリリチウム電池（リチウムボタンセルCR2032 3Vなど）と、充電可能な二次リチウムイオンやリチウムポリマーを区別することが重要です。プライマリリチウム電池には金属リチウムが含まれていますが、リチウムイオン電池には含まれていません。