リチウムイオン電池のしくみ

リチウムイオン電池は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池に次いで急速に成長している二次電池です。 リチウムイオン電池の正極活物質と負極活物質は、可逆的にリチウムをインターカレートおよび抽出できる化合物です。 正極としての遷移金属酸化物ＬｉＣｏＯ ２ 、ＬｉＮｉＯ ２ 、およびＬｉＭｎ ２ Ｏ ４ などの少なくとも１つの電極材料は、組み立て前にリチウムインターカレーション状態にある。 負極材料としては、各種炭素材料、金属酸化物や合金などが使用されています。

リチウムイオン電池の動作原理を図 1 に示します。グラファイトが負極、LiCoO2 が正極です。 充電中、リチウム イオンは正極材料から抽出され、電気化学的電位勾配の駆動下で電解質を通って負極に移動します。 電荷のバランスをとるには、外部回路の下で正極から負極に同じ量の電子が流れ、電子を受け取ったリチウムイオンが負極に到達した後に再生される必要があります。 それは負極材料の格子に埋め込まれています。 放電中は、逆のプロセスが実行されます。つまり、リチウム イオンは負極格子を離れ、正極に埋め込まれて再び LiCoO2 を形成します。