리튬 이온 전지의 특징과 구조

리튬 이온 전지의 특징과 구조

 

리튬 이온 배터리 개요

 

리튬 이온 전지는, 양극에 리튬 금속 산화물, 부극에 탄소를 이용한 전지로, 소형 경량이고, 메모리 효과에 의한 악영향이 없는 고성능 전지의 하나이다. 납 축전지나 니켈 카드뮴 전지와 같이, 환경 부하가 큰 재료를 사용하지 않는 것도 이점의 하나이다.

 

정극의 리튬 금속 화합물과, 부극의 탄소를 세퍼레이터 경유로 적층하여, 전해질을 충전한 구조로 되어 있고, 다른 전지와 비교하여 「고전압을 유지할 수 있다」라는 이점이 있다.

 

리튬 이온 전지는 리튬 전지와 달리 일회용이 아닌 충전이 가능한 전지이기 때문에 「리튬 이온 이차 전지」라고도 불린다. 일반적으로 「리튬 전지」라고 부르는 경우는 1차 전지인 충전이 불가능한 일회용 전지를 나타낸다.

 

리튬 이온 전지는 에너지 밀도가 높고, 용이하게 고전압을 얻을 수 있기 때문에, 휴대 전화나 스마트폰, 노트북의 내장 전지로서 다용되고 있다. 리튬 이온 전지의 정격 전압은 3.6V 정도이며, 소형이면서 건전지에 비해 대용량이고 ​​긴 수명을 위해 휴대 전화나 스마트폰, 노트북 등 휴대를 하는 전기 기기의 탑재 배터리로 널리 사용되고 있다.

 

리튬 이온 전지는, 니켈 카드뮴 전지나 니켈 수소 전지에서 볼 수 있는 「메모리 효과」가 발생하지 않기 때문에, 빈번한 충방전의 반복이나, 만충전에 가까운 상태에서의 충전이 많아지는 경향이 있는, 휴대 전화나 노트 PC와 같은 모바일 기기의 전원으로 적합하다.

 

리튬이온배터리 원리

리튬 이온 배터리의 특징

정격전압 3.7V, 만충전 상태에서 약 4.2V, 종지전압에서 2.8V가 전지의 전압 특성이다. 충전의 사이클 회수는 500회 정도이며, 보존에 의한 자기 방전량도 적은 고성능의 전지로서 보급되고 있다.

 

리튬 이온 전지의 경우, 500회의 충전 사이클 횟수를 반복한 시점에서, 전지 용량이 60% 정도까지 감소하는 것으로 되어 있다. 휴대전화나 스마트폰으로 "100%까지 충전을 해도 곧 배터리가 없어진다"는 사건을 자주 볼 수 있지만, 배터리 자체가 오래되고 열화가 진행되고 있는 것이 원인이며, 신품 배터리로 교체 좋은.

 

 

휴대전화나 스마트폰에 탑재된 리튬 이온 전지의 경우 "매일 취침 전에 충전하여 다음날 아침 100%가 되어 있다"는 사용법이라면 "1년 반" 정도의 사용으로 전지 용량은 60% 정도 까지 감소할 것이다.

 

메모리 효과

메모리 효과란, 배터리에 충전된 전력을 다 사용하지 않고 몇번이나 얕은 충전을 반복함으로써, 「최대 용량이 작게 기록」되는 현상이 발생하여, 배터리의 겉보기 용량이 작아지는 것이다 .

 

니켈 카드뮴 전지나 니켈 수소 전지는 메모리 효과의 영향이 크고, 과방전이 되지 않을 정도로 방전을 행하는 사용법이 추천되고 있다.

 

리튬 이온 전지에는 메모리 효과가 보이지 않고, 전지를 사용하지 않고 반복적으로 충전해도 전지에 악영향을 미치지 않는다는 이점이 있다. 또한, 충전 횟수도 많고, 급속 충전 특성도 양호하기 때문에, 종전의 2차 전지에 비해 많은 이점이 있다.

 

리튬 이온 전지는 메모리 효과가 없기 때문에 휴대 전화나 스마트폰을 항상 충전한 채로 해도 충전 특성에 악영향은 없다. 그러나, 메모리 효과에 의한 충전량의 저감은 없어도, 상시 만충전에 의한 고온 상태가 계속되고 있으면, 열에 의한 열화가 진행되어 버려, 리튬 이온 전지의 사용 환경으로서는 매우 가혹해져, 수명 저하를 일으킬 수 있음.