リチウムイオン電池の 4 つの構成要素
現在、多くの家電大手がコードレススティック掃除機の発売に先を争っている。
優れた吸引力を持ちながら、子供でも扱いやすい軽さから多くの人に愛用されています。
リチウムイオン電池のおかげで、主にコードレス掃除機の作成が可能になりました。
高エネルギー密度でありながら軽量なリチウムイオン電池は、従来の電池よりも効率が高く、容量が大きくなります。
電動工具、エネルギー貯蔵システム、小型家電、IT機器など、さまざまな分野で頻繁に使用されています。
電気自動車も同様に。
今日は、リチウムイオン電池を上から下まで見てみましょう。
正極、負極、電解質、およびリチウムイオン電池は 4 つのコンポーネントで構成されます。
セパレータ
カソード、アノード、電解質、セパレータは、リチウムイオン電池の 4 つの必須コンポーネントです。
リチウムイオン電池には、どれか 1 つが欠けていても機能しないため、すべてのコンポーネントが必要です。
リチウムイオン電池の「正極」は、その容量と電圧に影響します。
リチウムイオン電池内のリチウムは、電力を生成するために化学プロセスを受けます。
このため、リチウムは自然に電池内に導入され、リチウムが存在する領域は「カソード」として知られています。
リチウムと酸素からなる単体のリチウムは不安定であるため、酸化リチウムが正極に利用されます。
「活物質」とは、実際の電池の電極反応を阻害する酸化リチウムなどの物質を指します。
言い換えれば、酸化リチウムは、リチウムイオン電池の正極の活性成分として機能します。
陰極をよく見ると、陰極のコーティングされたフレームを支持するために使用される薄いアルミニウム箔が見えることがあります。
活物質、導電助剤、バインダーの混合物を使用します。
活物質中にはリチウムイオンが存在しており、導電性を向上させるために導電助剤が添加されています。
さらに、バインダーは、導電性添加剤および活物質のアルミニウム基板への適切な接着を助ける接着剤として機能する。
バッテリーの特性は正極に大きく影響されます。
カソードの活物質の種類がバッテリーの電圧と容量に影響を与えるためです。
容量は存在するリチウムの量とともに増加し、電圧はカソードとアノード間の電位差の大きさとともに上昇します。
種類に応じて、アノードとカソードの間の電位差は、通常、アノードでは小さく、カソードではある程度大きくなります。
結果として、カソードはバッテリーの電圧を決定する上で非常に重要です。
「アノード」は電子をワイヤに伝達します。
アノード基板は、カソードと同様に活物質で覆われています。
アノードの活性物質の機能は、外部回路を介して電流を流すことです。
正極から放出されるリチウムイオンは、その際に可逆的に吸収または放出されます。
バッテリーの充電中、リチウムイオンはカソードではなくアノードに保持されます。
カソードとアノードが導線で接続されている場合（放電状態）、
電解液は自然にリチウムイオンをカソードに戻します。
そして、リチウムイオンの分離された電子 (e-) は、電力を生成しながらワイヤーを流れます。
安定構造黒鉛を負極に使用し、負極基板に活物質をコーティング
バインダーと導電助剤。
黒鉛の理想的な特性である構造安定性と電気化学反応性の低さは、
この材料は、手頃な価格と大量のリチウムイオンを貯蔵できる能力を考慮すると、アノードとしての使用に適していると考えられています。
「電解質」はイオンの移動のみを可能にします。
正極と負極の議論の際に、リチウムイオンが電解質中を流れると説明しました。
そしてワイヤーは電子で満たされます。
これはバッテリーが電力を消費できるようにするために不可欠です。
イオンが電解質を通過すると電気が使えなくなり、私たちの安全が危険にさらされます。
この重要な機能を果たす要素は電解質です。
これは、リチウムイオンのみがカソードとアノードの間を行き来できる導管として機能します。
リチウムイオンが容易に行き来できるように、主にイオン伝導性の高い材料が電解質に利用されています。
電解液には塩、溶媒、添加剤が含まれています。
リチウムイオンは、溶媒と呼ばれる有機液体に溶解した塩を通って流れます。
また、特定の目的のために、添加剤は限られた量で導入されます。
この電解質の製造方法では、電子の通過が妨げられ、イオンのみが電極に流れることができます。
さらに、電解質の種類は、リチウムイオンの移動速度に影響します。
したがって、厳格な要件に準拠した電解質のみを使用できます。
「セパレーター」、カソードとアノードを隔てる不浸透性の隔壁
電解液とセパレーターはバッテリーの安全性を定義し、カソードとアノードはバッテリーの基本的な性能を決定します。
セパレーターは物理的バリアとして機能することで、カソードとアノードを分離します。
電子の直接の通過を妨げながら、内部の小さな穴を慎重にイオンだけが通過できるようにします。
したがって、物理的および電気化学的要件をすべて満たさなければなりません。
現在、ポリエチレン（PE）やポリプロピレン（PP）などの合成樹脂セパレーターが市販されています。
これまで、リチウムイオン電池の機能に影響を与える 4 つの重要な要素を検討してきました。
現在、Samsung SDI はバッテリー性能を向上させるための新しい材料の研究開発を強化しています。
既存の素材やキーテクノロジーの機能性を高める努力を着実に続けます。
大容量・高効率のリチウムイオン電池の開発により、
Samsung SDI は、世界中の人々の生活の質を向上させるバッテリーの開発を主導したいと考えています。
