リチウムイオン電池:円筒型、角形、袋型セルの比較
リチウムイオン電池(Li-ion電池)は、充電可能な二次電池の一種であり、リチウムイオンが放電時にアノードから電解質を通じてカソードへ、充電時には逆方向に移動するセルで構成されています。カソードは複合材料(インターカレーションリチウム化合物)でできており、Li-ion電池セルの名称を定義しています。アノードは通常、多孔性のリチウム化グラファイトで作られています。電解質は液体、ポリマー、または固体が使用されます。セパレータは多孔性であり、リチウムイオンの輸送を可能にし、セルの短絡と熱暴走を防ぎます。リチウムイオン電池の化学的特性、性能、コスト、安全性は、タイプによって異なります。
手持ち電子機器での利用
手持ち電子機器の大部分では、ポリマージェル電解質を用いたリチウムポリマー電池が使用されています。これらの電池は、リチウムコバルト酸化物(LiCoO2)をカソード材料とし、グラファイトアノードを持っており、高いエネルギー密度を提供します。一般的に、Li-ion電池は高エネルギー密度、メモリー効果のなさ、自己放電の低さを特徴としています。最も一般的なセルタイプの一つは18650電池で、多くのラップトップコンピューターのバッテリー、コードレス電動工具、特定の電気自動車、電動キックスクーター、ほとんどの電動自転車、ポータブル電源、LED懐中電灯に使用されています。公称電圧は3.7Vです。
円筒型セルと角形セル、袋型セルの比較
Li-ionセル(電池全体とは区別される)は、様々な形状で利用可能で、一般に3つのグループに分けられます:
円筒型セル:古いラップトップバッテリーに使用される端子のない固体の体を持ちます。円筒形セルは、正極、セパレータ、負極、セパレータの長い「サンドイッチ」を一つのスプールに巻き上げる特徴的な「ジェリーロール」方式で製造されます。円筒型セルの利点は、積層電極を持つセルに比べて生産速度が速いことです。デメリットは、高放電電流時にセル内部で大きな放射方向の温度勾配が発生することがあります。
フラットまたは袋型セル:携帯電話や新しいラップトップに使用される柔らかく平らな体を持ちます。これらはリチウムイオンポリマー電池で、剛性のあるエンクロージャーがありません。セル容器として密閉された柔軟なフォイルを使用します。これは最小限のパッケージングアプローチで、重量を減らし、製品の利用可能なスペースに容易に適合する柔軟なセルを生み出します。ケースの欠如により、袋型セルは最高の重量当たりエネルギー密度を持ちます。これらのバッテリーはスマートフォンメーカーによってますます人気が高まっています。軽量で柔軟な設計は、硬い金属ケースよりも多くの安全対策を提供します。袋型セルの重大な問題が発生すると、通常は内部圧力の過熱や短絡が原因で、パックはガスで顕著に膨張します。
角形セル:堅いプラスチックケースを持つリチウムイオン(Li-ion)バッテリーの角形セルは、円筒型セルよりも薄く軽量です。これらのセルは、長い寿命を持ちますが、円筒型の対応物と比較して冷却を維持するのが簡単ではありません。