リチウムイオン電池(Li-ion)の反応

 リチウムイオン電池は正極がコバルト酸リチウム、負極が炭素、電解液は有機溶媒にリチウム塩を溶解させた有機電解液で構成されています。

 リチウムイオン電池は、以下のような化学反応で充電を行います。

充電時の負極での反応式

 CLi → C + xLi + xe

 充電時に負極では、炭素材料によるリチウムイオンの吸蔵反応が発生します。

充電時の正極での反応式

 Li(1-x)CoO + xLi + xe → LiCoO

 充電時の正極では、コバルト酸リチウムが電子とリチウムイオンを生成します。

全体の反応式

 上記の負極と正極の反応を合わせると以下のような全体の反応式になります。

 Li(1-x)CoO + CLi ⇔ LiCoO + C

 全体としては、充電時には正極コバルト酸リチウム中のリチウムがイオンとなり、負極の層と層の間に移動し負極材質である炭素材料により吸蔵され、放電時には負極で炭素材料から放出されたリチウムイオンが正極へ移動しコバルト酸リチウムに戻ります。

 このように全体の反応をみると、リチウムイオンが充放電時に正極と負極の間を移動するだけの反応となっており、このような反応を持つ電池をロッキングチェア型電池あるいはシーソー電池などと呼びます。

 リチウムイオン電池はロッキングチェア型の方式をとることで、非常に反応性に富み従来のリチウム二次電池において発火等の原因となっていた金属リチウムを発生させることなく充放電を行うことが可能となり、高い安全性を実現しています。

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