リチウム電池の化学反応の原理

リチウム電池の化学反応の原理

リチウム電池は通常、2つのカテゴリに分類されます。

リチウムイオン電池：リチウムイオン電池は、一般に、正極材料としてリチウム合金金属酸化物、負極材料としてグラファイト、および非水電解質を使用する電池です。

リチウム金属電池：リチウム金属電池は、一般に、正極材料として二酸化マンガンを使用し、負極材料として金属リチウムまたはその合金金属を使用し、非水性電解質溶液を使用する電池である。

リチウム金属電池

リチウム金属電池は、負極材料としてリチウム金属またはリチウム合金を使用し、非水電解液を使用する電池の一種です。 初期のリチウム電池は次の反応を使用していました：Li + MnO2=LiMnO2、反応は酸化還元反応、放電です。

リチウムイオン電池

正極

陰極材料：多くの利用可能な陰極材料があり、現在の主流の製品のほとんどはリン酸鉄リチウムを使用しています。 異なるカソード材料の比較：

LiCoO2 3.7 V 140 mAh / g

Li2Mn2O4 4.0 V 100 mAh / g

LiFePO4 3.3 V 100 mAh / g

Li2FePO4F 3.6 V 115 mAh / g

リン酸鉄リチウム

正極反応：リチウムイオンは放電中に挿入され、リチウムイオンは充電中に挿入解除されます。 充電時：LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-放電時：Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4

陽極材料：グラファイトが主に使用されます。 新しい研究では、チタン酸塩がより良い材料である可能性があることがわかりました。 負の反応：リチウムイオンは放電中にデインターカレートされ、リチウムイオンは充電中に挿入されます。 充電時：xLi++xe-+6C→LixC6放電時：LixC6→xLi++xe-+6C

コバルト酸リチウム

正極での反応は次のとおりです。

LiCoO2 = Charge =Li1-xCoO2+XLi++Xe-

Li1-xCoO2+XLi++Xe-=放電= LiCoO2

負極での反応は次のとおりです。

6C {{1}}XLi++Xe-= Charge = LixC6

LixC6 =放電= 6C {{2}}XLi++Xe-