アウトランダーPHEV リチウムイオン電池の構造とその材料は？

アウトランダーPHEVをはじめとする電気自動車には多くに
「リチウムイオン電池」が使われているという事は先述しました。
では次に知りたくなるのはリチウムイオン電池の構造です。


リチウムイオン電池は
正極、負極、セパレータ、電解質という四つの主な構成でなりたっています。
リチウムイオン電池の内部で、リチウムイオンが電解液を介して正極～負極間を
行き来することで充放電が行われます。

＜充電反応＞
外部の充電電源により、電流の移動にともなって正極の結晶構造から
リチウムイオンが電解液中に抜け出し、負極の炭素結晶層間に挿入されます。
＜放電反応＞
負極の炭素結晶層間からリチウムイオンが電解液中に抜け出し、
正極の結晶構造に挿入されることで、外部回路に電流が取り出せます。

というのが大まかに言った仕組です。（文科系にはちと難しいですが、、）

---

それでは、各部品の材料と作っている企業紹介している
ものがあったので転載します。


正極材

---

正極に使われる物質には、コバルト酸リチウムが多く使われてきました。
コバルト酸リチウムは、酸化コバルトと炭酸コバルトを高温で焼きつけて、
さらにリチウムを加工してつくります。
しかし、コバルトは希少金属。相場価格の不安定さが、
正極材料を使う点での課題となってきました。
そこで、コバルト酸リチウム以外の物質を正極材料に使う動きが出てきています。

たとえば、マンガン酸リチウム。（＊GSユアサの電池材料はこれ）
高温のときの耐久性や容量が不足気味といった課題をかかえていましたが、
ここにきて使われるようになってきました。
また、性能の不安定性や安全性の点で課題のあったニッケル酸リチウム
といった物質も開発が進んできています。
主要材料メーカー・日亜化学工業　・ユミコア・ダウケミカル

負極材

---

負極材には、天然あるいは人造の黒鉛といった炭素化合物がおもに使われています。
安全性があり、エネルギー密度も高いためです。
リチウム合金、酸化スズ、酸化チタン、
またそのほかの金属酸化物への置き換えも試みられています。
主要材メーカー・日立化成、ＪＦＥケミカル、日本カーボン

電解液

---

二次電池には、かならず電解質という物質が含まれています。
この電解質は、正または負の電気をもったイオンという原子を出します。
充電池では、正極と負極のあいだをイオンが行き来します。
イオンを出す電解質をふくむ溶液は、電解液とよばれます。
多くのリチウムイオン電池の電解質は、液体の電解液の状態で電池のなかに入っています。
いまのところ、リチウムイオン電池用の電解質にもっとも多く使われている物質が、
六フッ化リン酸リチウムといわれています。リチウムイオンを含む溶質を用いた有機電解質です。
主要材メーカー・宇部興産・三菱化学

セパレータ

---

リチウムイオン電池のセパレータが分離するものは、正極材と負極材です。
セパレータは、正極と負極を分離させて、短絡(ショート)を防ぐのです。
正極材と負極材のあいだをリチウムイオンが行き来することで、充電と放電をくりかえすことができます。
リチウムイオン電池のセパレータには、リチウムイオンが通るぐらいの小さな孔がいくつも空いています。
孔の径は1マイクロメートル（1000分の1ミリ）以下。
この孔を通ってリチウムイオンは正極材と負極材のあいだを行き来するのです。
さらに、電池が高温になったとき、電流を遮断させる役割ももっています。
セパレータの孔は高温になると溶けて閉じます。
これで、電流を通さないようにするわけです。このしくみは「シャットダウン特性」とよばれています。
リチウムイオン電池のセパレーターには、ポリオレフィンとよばれる化合物でできた膜が使われます。
主要材メーカー・旭化成　・東レ

---

尚４種類全てを手掛けるのは三菱ケミカルのみだそうです。

➡□元ブログへ


こういうことがわかってくるとますます電池は奥深いなと思います。
燃料電池車が究極のエコカーともいわれますが、これとて一旦作った電気は
２次電池（今はリチウムイオン電池等）にためなければいけません。
その意味でもリチウムイオン電池の性能の向上とコストダウンは、
非常に価値があると考えられます。

リチウムイオン二次電池の発明者の一人は吉野彰さんという日本人らしく
是非将来ノーベル賞をとってほしいです。