リチウムメタルバッテリーについて
リチウムを陽極として使用する非充電式のバッテリーであるリチウムベースのプライマリーセルは、リチウムメタルバッテリーとしても知られています。これらのタイプのバッテリーは、最低の自己放電率を持ち、最長10年の保管寿命と最高70度の温度まで耐えることができます。最も一般的なセルには以下があります：
リチウム・マンガンダイオキサイドセル
リチウム・アイアン・ジスルファイドセル
リチウム・チオニル・クロリドセル
リチウム・エアセル
リチウム・マンガンダイオキサイドセルの全体的な反応式は以下の通りです：
Li(s) + MnIVO2(s) ⇌ MnIIIO2(Li+) [E° = +3.19 V]
リチウム・チオニル・クロリドセルについて
リチウム・チオニル・クロリド、またはLi-SoCl2は、湿式のプライマリーセルバッテリーです。この場合、スルホン化チオニルクロリドに基づく電解液が正極として機能します。このタイプと他のリチウムバッテリータイプとの主な違いは、放電されると再充電できないという点です。非常に腐食性があり有毒な化学物質であるチオニルクロリドは、電解液の溶媒としてだけでなく、陰極材料としても機能します。電解液は通常リチウムテトラクロロアルミネートです。全体の放電反応は以下の通りです：
4 Li + 2 SOCl2 → 4 LiCl + 1/8 S8 + SO2
これらの非充電式バッテリーは、高いエネルギー密度、広い動作温度範囲、長い保管および動作寿命など、他のリチウムバッテリーに比べて多くの利点があります。しかし、高コスト、非充電性、および安全上の懸念から、その使用は限られています。バッテリーの内容物は非常に有毒であり、特別な廃棄処理が必要です。
リチウムメタルバッテリーの種類
最も一般的なセルは以下の通りです：
リチウム・マンガンダイオキサイドセル：このセルはリチウム箔を陽極とし、マンガンダイオキサイドを陰極として使用します。電解質は電解塩で含浸させたセパレーターシートです。セルの全体的な電圧は3ボルトです。非充電式リチウムセルの中で最も一般的なタイプで、CR2032などのボタンセルによく使われています。
リチウム・アイアン・ジスルファイドセル：円筒形のリチウムアイアンジスルファイド電池（LiFeS2）は、陽極にリチウム、陰極にアイアンジスルファイド、電解液に有機溶媒ブレンドのリチウム塩を使用します。亜鉛炭素電池やアルカリ電池の代替品として設計されており、セル電圧は1.5ボルトです。これらは「電圧互換性」リチウムセルと呼ばれ、交換するセルよりも高いエネルギー密度を持ち、高電流アプリケーションに適しています。また、AA電池フォーマットで生産されています。
リチウム・チオニル・クロリドセル：このタイプのセルは、すべてのリチウムタイプのセルの中で最高のエネルギー密度を持ち、15年から20年の使用寿命があります。
リチウム・エアセル：亜鉛エアセルに似ており、非常に高い理論的なエネルギー密度を持っています。陽極は、ニッケルメッシュの電流集電体に押し込まれた金属リチウム箔で、空気陰極を通じて大気中の酸素と電気化学的に結合します。使い捨てのプライマリーリチウム電池は、充電可能なリチウムイオンまたはリチウムポリマーの二次電池と区別しなければなりません。
