バッテリーの負極 | バッテリーの構成部品 | 電気 – 磁気

バッテリーアノードについて

バッテリーアノードは、電子化学反応中に外部回路に電子を放出し、酸化される負極または還元極です。現在、最も一般的に使用されているアノード材料は、リチウムが間隙に挿入されたグラファイト、Li_xC₆で構成されています。シリコンやその他の元素混合物に基づく新しい材料が研究されています。リチウム化グラファイトは、HCP構造の単位セルを持っています。

バッテリーの組成

バッテリーは、さまざまな材料から作られており、バッテリーの機能性において異なる能力と挙動をもたらします。最も一般的な材料は鉛、ニッケル、亜鉛、リチウムで、それぞれが異なる出力を持ち、要件に応じて特定の目的に適しています。様々な化学プロセスとデザインを持つ多くの種類の電気化学セルが生産されており、ガルバニ電池、電解セル、燃料電池、フローセル、ボルタ電池などがあります。

湿式セルと乾式セル

湿式セルバッテリーは、液体の電解質を持ちます。内部のすべての部品を液体が覆うため「浸水セル」、または運転中に生成されるガスが空気中に逃げることができるため「通気セル」とも呼ばれます。湿式セルは乾式セルの前身であり、電気化学の学習ツールとして一般的に使用されます。乾式セルは、電流を流すために必要な湿気を含むペースト状の電解質を使用します。湿式セルと異なり、乾式セルは自由な液体を含まないため、任意の方向で運転でき、携帯機器に適しています。

カソードとアノード

カソードは、外部回路から電子を受け取り、電子化学反応中に還元される正極または酸化極です。リチウム電池の場合、カソード材料は一般的にLiCoO₂やLiMn₂O₄から構成されています。アノードについては前述の通り、リチウム化グラファイトが最も一般的な材料です。

電解質とセパレータ

電解質は、イオンを含む媒体であり、これらのイオンの移動により電気を伝導しますが、電子は伝導しません。電池の電解質は、バッテリー内の溶液です。電池のタイプに応じて、液体またはペースト状の物質です。セパレータは、バッテリーのアノードとカソードの間に配置される透過性の膜です。セパレータの主な機能は、二つの電極を電気的な短絡を防ぐために分離しつつ、電気化学セル内での電流の流れを閉じるために必要なイオン性の電荷担体の輸送を可能にすることです。

現在集電体

現在集電体は、電極から外部回路への電子の流れを転送するバッテリーの部品です。メッシュ、フォーム、フォイルなど、いくつかの種類の現在集電体があります。セルの全体的なサイズを最小限に抑え、セルの容積容量を向上させるために、薄く軽い金属フォイルが好まれます。