電気自動車や電動バイクには、「リチウムイオン電池」が使用されています。このリチウムイオン電池とは、どのような電池なのでしょうか。
リチウムイオン電池ってどんな電池？
電気自動車や電動バイクには、「リチウムイオン電池」が使用されています。スマホなど、身近なものにも使用されているため、名前を聞いたことがある人も多のではないでしょうか。
そんなリチウムイオン電池とは、どのような電池なのでしょうか。
リチウムイオン電池は、その名の通りリチウムを使用した電池です。リチウムはアルカリ金属元素のひとつで、金属元素のなかではもっとも軽いのが特徴。一般的に、リチウムイオン電池は正極、負極、セパレーター、電解液で構成されており、正極、負極はリチウムイオンを貯める為に使用されます。また、正極、負極を分ける役割は、セパレーターと呼ばれます。
電解液はリチウムイオンをそれぞれ正極、負極に経由させるために使用。リチウムイオンが正極と負極の間を電解液のなかで移動することで、放電と充電がおこなわれる仕組みです。ちなみに、繰り返して放電と充電が可能な電池は「二次電池」と呼ばれる一方で、一度使いきると充電ができないタイプの電池は「一時電池」と呼ばれます。
リチウムイオン電池の種類って？
リチウムイオン電池は、安全面や大きさ、使用期限などが、他の電池と比べてバランスが良いことから、電気自動車や電動バイクの他にも、身近なところではパソコンやゲーム機、スマートフォンにも使用されています。
そんなリチウムイオン電池は、正極と負極、電解質など使用する素材によっていくつかの系統に分けられます。
大容量ではあるものの安全性の面に不安が残るタイプや、容量が少なく安価なものなどがありますが、安全性の高さとコストパフォーマンスの両面が優れている点から、「三元系」、「リン酸鉄系」、「NCA系」といった系統の電池が多く使用されています。ちなみに、三元系はニッケル、マンガン、コバルトの化合物を、リン酸鉄系はリン酸を、NCA系はニッケル、コバルト、アルミニウムの化合物をそれぞれ正極に使用しているもので、主に医療機器や電気自動車などに利用されています。
リチウムイオン電池のメリットとしては、充電することで繰り返し使える点が挙げられ、使用済みとして廃棄する電池が比較的少なく済むので、結果的に電池ゴミを減らすことができ、SDGsの面でも優れています。また、備蓄用に大量の電池をストックする必要もありません。
さらに、急速充電に対応しているため、充電の時間を短縮することが可能。使用期限の長さや自己放電の少なさなど、使用する上で重宝されやすい二次電池だといえるでしょう。
一方、デメリットとしては、鉛蓄電池と比較すると価格が高くなる点が挙げられますが、世の中に普及してきた結果、徐々に価格は下がってきています。また、高温にも弱いため、特に夏の車内や直射日光があたる場所での長時間の放置は、電池が劣化する原因に。さらに、充電しながらの使用も電池本体が熱をもってしまい、劣化の原因となります。
ちなみに、リチウムイオン電池を使い続けることで、電池本体が膨張する現象がおこる場合もあります。これは内部材料の劣化を原因とするガスの発生によるもので、頻繁に過放電や過充電を繰り返すと、電池が膨らむ可能性が高まります。
その他にも、電池内部の電解液は燃えやすい性質があるため、強い衝撃や水没などがあると内部でショートしてしまい、稀に発火する危険性も。そのため、お風呂でスマートフォンを使うなどの行為は、控えた方が賢明です。また、満充電、または電池残量がない状態で長時間放置していると、劣化を早める原因となってしまいますので、こまめに充電することがオススメです。
リチウムイオン電池以外の電池って？
では、リチウムイオン電池以外の「鉛蓄電池」や「ニッケル水素電池」などの二次電池は、どういった特徴があるのでしょうか。
まず、鉛蓄電池は鉛や電解液に希硫酸を使用している電池です。蓄電池のなかでも歴史は古く、安定性に優れている上に比較的安価なため、自動車のバッテリーなどに多く利用されています。
デメリットとしては、大型で重量がある上に、何度も使用することによる劣化や使用期限が短くなることが挙げられます。
そして「ニッケル水素電池」は、オキシ水酸化ニッケルや電解液にアルカリ水溶液を使用している電池です。過充電や過放電に強く、エネルギー密度も高い点などがメリットですが、自然放電量が大きいため、使用していない場合でも電気の容量が減ってしまう、電圧が低下しやすいなどのデメリットもあります。
なお、ニッケル水素電池は、主に乾電池やハイブリットカーなどに使用される傾向です。
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