電気自動車のバッテリーについて
電気自動車（BEV）やハイブリッド電気自動車（HEV）の電動モーターを動力とするために使用される充電式バッテリーである電気自動車用バッテリー（EVバッテリー）について解説します。EVバッテリーは、スターティング、ライティング、イグニッション（SLI）バッテリーとは異なり、長期間にわたって電力を供給するように設計されており、深放電型バッテリーです。電気自動車用のバッテリーは、比較的高いパワー・トゥ・ウェイト比、特定エネルギー、およびエネルギー密度によって特徴づけられます。軽量で小型のバッテリーは、車両の重量を減らし、性能を向上させるために望ましいです。
現代の電気自動車で一般的なバッテリータイプ
現代の電気自動車において最も一般的なバッテリータイプは、重量に対する高いエネルギー密度のため、リチウムイオンとリチウムポリマーです。リチウムイオンバッテリー技術の最近の進歩により、電気自動車が初めてガソリン車と競合する可能性が生まれました。しかし、コストは依然として重要な課題です。
EVバッテリーの構成
EVバッテリーは、一般に電気化学セル、バッテリーモジュール、およびバッテリーパックから構成されます。電気化学セルは、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するDC電源の源です。バッテリーモジュールは、セルから振動、熱、または外部の危険からセルを保護するために、固定数のセルを組み合わせてフレームに配置されたバッテリーセルの組み立てです。バッテリーパックは、電気自動車に設置された電気自動車用バッテリーの最終形態です。
リチウムイオンバッテリー
リチウムイオンバッテリーは、充電可能な二次電池であり、リチウムイオンが放電時に陽極から陰極へ、充電時にはその逆に移動します。カソードは複合材料（インターカレーション型リチウム化合物）で構成され、リチウムイオンバッテリーセルの名前を定義します。アノードは通常、多孔質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、または固体であり、セパレーターはリチウムイオンの輸送を可能にし、セルのショート回路と熱暴走を防ぎます。
リチウムイオンバッテリーの種類
リチウムイオンバッテリーのカソードは、リチウムイオンがインターカレーションできるホスト材料として機能するインターカレーション電極と、次世代の充電式リチウムおよびリチウムイオンバッテリーにおける主要な候補材料である変換型カソード材料の2種類があります。リチウムコバルトオキシド（LiCoO2）やリチウムマンガンオキシド（LiMn2O4）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（LiNiMnCoO2）- NMC、リチウム鉄リン酸塩（LiFePO4）- LFP、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（LiNiCoAlO2）- NCAなどがあります。
電気自動車バッテリーの化学と動作原理
電気自動車バッテリーは、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換します。このプロセスは、2つの電極間に分離された電解質を介して自発的に起こる酸化還元反応に基づいています。例えば、リチウムイオン電池では、放電時にリチウムが酸化され、リチウムイオンがアノード（例えばリチウムグラファイト）からカソード（例えばLiCoO2）へ移動し、電流を生じます。充電時には、これらの反応が逆方向に進みます。
リチウムイオンバッテリーの劣化
充放電サイクルごとにリチウムイオンバッテリーはある程度劣化します。劣化は主に、電極から電解質が移動したり、活性材料が電極から剥がれ落ちたりすることによって発生します。リチウムイオンバッテリーの寿命と容量の低下は、固体電解質界面（SEI）の成長によって一般的に起こります。
