リチウムイオン電池の仕組み

毎日何百万人もの人々がリチウムイオン電池を動力源として生活しています。 このテクノロジーは、その可搬性、高いエネルギー密度、充電容量により、ラップトップや携帯電話からハイブリッド車や電気自動車に至るまで、あらゆるものでますます一般的になりつつあります。

それで、それはどのように機能するのでしょうか？

このアニメーションを見て、それがどのように行われるかを確認してください。

要素

アノード、カソード、セパレータ、電解液、および 2 つの集電体 (正と負) で電池が構成されます。 リチウムはアノードとカソードに貯蔵されます。 正に帯電したリチウムイオンは、電解質によってセパレーターを通ってアノードからカソードへ、またはその逆に輸送されます。 リチウムイオンの移動により正極集電体で電荷が生成され、アノード内で自由電子が放出されます。 電流は、受電装置 (コンピュータや携帯電話など) を経由した後、正の集電体から負の集電体に流れます。 セパレーターは、電子がバッテリー内で自由に移動するのを防ぎます。

充放電
バッテリーが放電して電流が生成されると、アノードはリチウムイオンをカソードに放出し、一方の側からもう一方の側への電子の流れを引き起こします。 ガジェットが接続されている場合は逆のことが起こります。リチウム イオンはカソードから放出され、アノードで受け取ります。

エネルギー密度 VS. 電力密度
「エネルギー密度」と「電力密度」という用語は、バッテリーに関連して最も頻繁に使用されます。 バッテリーがその質量に対して蓄えることができるエネルギー量は、キログラムあたりのワット時 (Wh/kg) で測定されます。 電力密度はワット/キログラム (W/kg) で表され、バッテリーが供給できる電力とその質量の比率です。 これをよりわかりやすく視覚化するために、プールを空にすることを検討してください。 電力密度はプールをできるだけ早く排水するようなものですが、エネルギー密度はプールのサイズに似ています。

エネルギー省の自動車技術局 (VTO) は、コストを削減し、適切な電力密度を維持しながら、バッテリーのエネルギー密度を高めることを目指しています。
 

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