リチウムイオン電池の基本概念
May 22, 2025リチウムイオン電池の基本概念
1. リチウムイオン電池の基礎:
リチウムコバルト酸化物-グラファイト系を例に挙げます。
1.1 正極で起こる反応は次のとおりです。
LiCoO2 = Li1-xCoO2 xLi xe- (電子)
1.2 負極で起こる反応は次のとおりです。
6C xLi xe-(電子)= LixC6
2. 基本概念:
電圧: 電気製品の電圧は3.0〜4.2 / 2.5〜4.2(単位:V)で、放電すると電圧が低下し続けます。プラットフォーム電圧とは、放電時間全体の大部分を占める電圧を指します。一般的な公称電圧は、プラットフォーム電圧の中心電圧であり、この電圧付近では、充放電時の電圧の変化は非常に緩やかです。
内部抵抗: 内部抵抗とは、電池全体の電流の流れに対する抵抗、セル自体の電気化学インピーダンス(オーム抵抗、核化学抵抗を含む)を指します。内部抵抗が放電特性に与える影響は、特に大電流放電時に顕著になります(単位:mΩ)。内部抵抗が高いほど、放電時に発生する熱量が増加し、エネルギー損失が増加し、有効出力容量が低下します。
容量: 特定の放電条件下でバッテリーから得られる電気量、つまり電流と時間の積分値(単位:mAhまたはAh)を指します。容量(Q)=電流(I)×放電時間(t)
ACEY-BCT506-512H 18650セル容量テスター リチウム電池の製造と試験にとって重要な設備であり、その主な役割はリチウム電池の容量試験と性能スクリーニングを実施し、電池の品質レベルと一貫性を確保することです。ご要望がございましたら、いつでもお気軽にお問い合わせください。
レート: セルを公称容量の倍数で放電した場合の放電容量の表現を指します。
サイクル: 二次電池を一定の方式に従って充放電し、その性能が一定程度減衰するまでのサイクル数を指します。
ストレージパフォーマンス: 保管性能。バッテリーを一定期間保管すると、いくつかの要因の影響により性能が変化し、バッテリーの自己放電、電解液の漏出、バッテリーのショートなどが発生します。
放電特性: バッテリーの動作電圧の安定性、電圧プラットフォームのレベル、および特定の放電システムにおける大電流放電性能を指し、バッテリーが負荷を置き換える能力を示します。
IEC61960 では、一般的な円筒形電池に関する規則は次のように規定されています。
円筒形電池。3文字のアルファベットと5桁の数字が続きます。3文字の「I」は内蔵リチウムイオン、Lはリチウム金属またはリチウム合金電極を表します。2文字目は正極材料を表し、Cはコバルト、Nはニッケル、Mはマンガン、Vはバナジウムを表します。3文字目の「R」は円筒形を表します。
5 桁の数字で、最初の 2 桁は直径、最後の 3 桁は高さを表します (すべて mm 単位)。たとえば、ICR 18650 は、直径 18 mm、高さ 65 mm の汎用 18650 円筒形バッテリーです。
3. リチウムイオン電池の基本構造
3.1 正極構造
活性物質、導電剤、バインダー、集電体(アルミ箔)
K-技術カソード配合:
成分 | 材料 | 割合 |
活性物質 | 三元李(Co1-x-yNixMnyO2) | 93.5%~96.5% |
導電剤 | 導電性カーボンブラック(SP)、導電性グラファイト(KS-6) | 1.5%~4% |
バインダー | ポリフッ化ビニリデン(PVDF) | 2.0%~2.5% |
集電装置 | アルミホイル | - |
3.2 負極構造
活性物質:導電剤、増粘剤、バインダー、集電体(銅箔)
L-techアノード配合:
成分 | 材料 | 割合 |
活性物質 | 人造黒鉛(C) | 93.5%~95.6% |
導電剤 | 導電性カーボンブラック(SP)、導電性グラファイト(KS-6) | 1.0%~2.5% |
増粘剤 | カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC) | 1.3%~1.5% |
バインダー | スチレンブタジエンゴムラテックス(SBR) | 2.1%~2.5% |
集電装置 | 銅箔 | - |
3.3 ダイヤフラムの構造
ポリオレフィンセパレータの構造と特性
構造 | 材料 | 製造方法 | 利点 | デメリット | 適用範囲 |
単層、二層 | PP | 乾式プロセス | 優れた耐熱性、優れた透過性 | 安全シャットダウン温度(閉鎖温度 > 140°C)はPEよりも高い | デジタルバッテリー、パワーバッテリー |
単層、二層 | PE | 乾式法、湿式法 | 高い機械的強度、低温閉鎖(約130℃) | PPに比べて耐熱性が低い | デジタルバッテリー |
3層 | PP/PE/PP | 乾式プロセス | PPとPEフィルムの利点、優れた機械的強度、高い安全性を兼ね備えています。 | 高温透過性が低い | デジタルバッテリー |