正極にリチウム遷移金属複合酸化物等、負極に炭素等、電解質に非水電解質等を用い、正極と負極の間をLiイオンが移動することで充放電を行う蓄電池である。1991年、ソニーが世界で初めて商品化して以来30年間…現行の充放電可能な蓄電池の中では最もエネルギ密度が高い電池系として更なる進化を続けている。ここでは、そのChemistryを含めた技術的特徴や課題を紹介します

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■リチウムイオン電池　製造プロセス事例　詳細は下記URL
https://tec-jyam.com/?page_id=266(新しいタブで開く)

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LIBは、商品としても確固たる地位を築いてしまった感があるが・・・性能の改良、特性改善は進んでいく。
未だに・・課題は多く、例えば・・・
EVの航続距離を向上するための高エネルギ密度化、EV普及に欠かせない急速充電の達成、市場受け入れ性向上のためのコストの低減、原材料資源枯渇に対応できる材料開発、
さらには、まだ解決できていない不安全性事象の撲滅など・・・
まだまだ、開発途上にあると・・と言っても過言ではない

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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持論・独論・ひとりごと

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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■Ni richほど・・・容量（mAh/g)が大きい・・・というのは・・・なんか変でしょう？

・LiCoO2のCoの位置すべてを同じ遷移金属のNiに置換するとLiNiO2となる。　Niの原子量（58.693）とCoの原子量（58.933）は、
ほぼ同じ・・・ということはLiMeO2としての分子量はほぼ同じと考えられる。　　また同じ化学式で、結晶構造（どちらも空間群R-3mに帰属）も同じということを考えると、Liを蓄える量は同じと考えられる。　ということは、容量（ｍAh/g）が、LiNiO2＞LiCoO2となるのはなぜ？　ということになる。
　
・LIBの充放電はある固有の充電終止電圧と放電終止電圧間で行われる。これは電解液の電位窓（電気分解しない電位範囲）の関係で決まる。例えば充放電は4.2V-3.0V間で行う電池系というのは・・・4.2Vを超えた充電をすると電解液が電気分解したり、3.0Vを超える放電をすると電極活物質が分解するので・・・この電位窓の範囲内で充放電は行われる。

・LiCoO2とLiNiO2を同一条件のCellにし、充放電を4.2V-3.0V間で行うと、圧倒的にLiNiO2の方が容量が大きくなる。　何故だろう？

・これは充放電の電圧プロファイルをよく見ると分かってくる。　LiCoO2に比べLiNiO2の充放電電圧が低い位置を這うからである。
下にイメージ図を示すが、電圧が低いから・・・充電終止電圧に到達するのが遅れるため・・・充電が深くなる・・・という仕組みである。　さらに、細かいことを言えば、Liの脱離量が多くなるので結晶に負担がかかり・・・寿命が・・・××・・・ということになる可能性が高い。

・そのため結晶の安定化・強化の目的で、NiとCoの複合酸化物としたり、更にAlを添加 したり（これがNCAとなる）、Mnを添加したり（これがNMCとなる）して・・・、
そこそこ使える活物質の開発の成功したわけである。　世間が高容量を切望していることもあり、より　Ni richの活物質開発が進み、NMC811といったNiが80％も入った活物質も利用されることになった。　

・ああそんな簡単なことか・・・と思われるかもしれないが、実は、この新材料を使いこなすためには・・・周辺材料や電池設計の改良・・・等々の途方もない技術的努力が、電池技術者によって行われていることも知ってもらいたい。　　

ということで、・・・つぶやいてみました

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■　円筒型電池の体積エネルギ密度の定義ってどっちが正しいのかな？

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■　LIBの寿命・・・・・・どうして劣化していくの？

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■　エネルギ密度が2倍になるとか・・・5倍になるとか・・・そんなニュースをよく見るが、ありえないでしょう？　

・電池のエネルギ密度を〇〇倍にするって・・・ほんとは凄いことを成し遂げようとしている・・・ことを知ってほしい。 特に、電池というのがCellのことを言っているのなら・・・それは凄いことなのです。

・例えば、現行の電池構成が、イメージ図1のように、正極と負極の大きさが同等（1：1）で容量バランスが取れていると仮定する。
正極の容量が2倍になる正極を開発できたとすると、イメージ図2のように、正極の大きさは元の1/2で同じ容量を発現できることになる。
この時、負極の能力が変わらないとすると・・・1/2の正極で元の大きさの負極と容量バランスが取れていることになる。正極が1/2になったので、
イメージ図2のように全体の1/4が余ることになるが・・・この1/4の部分に、正極と負極を埋めて全体を満たして電池としての容量アップを図ることになる。
この場合は・・・イメージ図3のように・・・この余った1/4の部分に・・・正極：負極＝1：2の能力比で追加を行えばいい。　正極基準で考えると、正極は1/3増えたことになる。　すなわち、正極の容量が2倍となる正極を開発した場合は、電池容量は、約33％増加する計算となる。　

・ということは、電池容量を2倍にしようとすると正極と負極を同時に2倍の能力にする必要がある。　よくよく考えてみると、一方の能力が変わらない場合は、正極か負極か・・・いずれかの能力を100倍にしようと1000倍にしようと、電池容量を2倍にすることはできない。　

・このように、電池容量は簡単に増加できる代物ではないことを理解してほしい。

・エネルギ密度は、Wh（電圧V×容量Ah）／kg、またはWh/Lなので、電池系の起電力Eが2倍になればエネルギ密度は2倍になるが、起電力が2倍になるような材料を開発するのは高度なScienceの問題で簡単ではない。　　Cellのエネルギ密度Upは困難な課題であることは間違いない。　これがPackのエネルギ密度の話をしているのなら・・・また別である。　Packの場合、Cellのエネルギ密度が変わらなくても・・・・例えば、冷却機構部分が全体の半分を占めており、耐熱性の電池開発で冷却機構が要らなくなると・・・エネルギ密度はいきなり2倍になる

・要するに、電池の容量が××倍になったというニュースを見たら・・・、それはCellのことを言っているのか？　その真実を検証してほしい・・・
ということで・・・つぶやいてみました

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