蓄電池コラム

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リチウムイオン電池セルとは

『リチウムイオン電池のセル』とはリチウムイオンバッテリーを構成する単位の1つです。セルが複数接続され、パッケージングされたものがリチウムイオンバッテリーです。

リチウムイオン電池は、安全性を確保しつつ、機能を存分に引き出すためにセルバランスを整える必要があります。具体的には、パッシブ方式とアクティブ方式の2通りの方法があります。今回は、リチウムイオン電池を安全に使うためのポイントをご説明します!

1.リチウムイオンバッテリーのセルとは

電池のセルとは、電池の構成単位の一つで、単電池とも呼ばれています。

リチウムイオン電池は正極に酸化リチウム(コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等)が用いられ、負極にはカーボンが用いられています。また、2つの極間リチウムイオンが移動する経路には有機溶媒が用いられており、正極側と負極側を断絶するためのセパレータとして有機フィルムが挿入されています。これらが金属缶に封入されたものがリチウムイオン電池のセルです。

リチウムイオンバッテリーとは、リチウムイオン電池のセルを一定の電圧・出力・容量を得るために複数接続した構造となっているものです。したがって、乾電池はセルそのもので、バッテリーはセルの集合体であると言えます。

2.リチウムイオンバッテリーの安全性や機能性を高めるには?

リチウムは非常に活性な金属で、水と激しく反応して燃えます。また、有機溶媒も燃えやすい素材です。
このため、リチウムイオン電池は過充電やセルの衝撃により発火し、燃焼事故に繋がる可能性が他の電池と比べて高くなります。

リチウムイオンバッテリーの性能を最大限に引き出し、安全に使用するためにはセルのバラつきを抑える必要があります。
セルバランスを確保する方法は大きく分けるとパッシブ方式とアクティブ方式の二つがあります。

1)パッシブ方式
パッシブ方式は、余ったセルのエネルギーを熱消費させる事により、セル電圧を下げる方式です。システムがシンプルというメリットがある一方で、余剰エネルギーを強制的に放電させるためエネルギー効率が低いというデメリットがあります。

2)アクティブ方式
アクティブ方式は、ある電池セルの余剰エネルギーを、ほかの電池セルに移す事で均等化する方式です。システムが複雑になるためコストが上昇するものの、エネルギー効率を高められるメリットがあります。

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