リチウムイオン電池の基礎

■1.リチウムイオン電池の特徴

（1）電圧が高い

リチウムイオン電池1個の電圧は平均3.7Vです。
同じ小型二次電池の仲間であるニッカド電池やニッケル水素電池の1.2Vに比べ約3倍の電圧が得られます。
言いかえると同じ電圧を出すのに使用本数が3分の1で済むということになります。

（2）エネルギー密度が高い

リチウムイオン電池の重量エネルギー密度は155Wh/kgとニッカド電池の約3倍、ニッケル水素電池の約2倍あります。
体積エネルギー密度は400Wｈ/lでやはりニッカド、ニッケル水素電池の2倍近くあります。
小型で軽いため携帯機器用電源として最適の電池です。

（3）メモリー効果がない

ニッカド電池やニッケル水素電池のように、浅い充放電を繰り返すと容量が減少してしまうメモリー効果がありません。
使いたいときに使い、充電したいときに充電するいわゆる継ぎ足し充電が可能です。
よく、「使い切ってから充電しないと電池によくない」と言う人がいますが、リチウムイオン電池にはあてはまりません。

（4）サイクル寿命が長い

充放電を繰り返すサイクル特性は500回以上可能です。使い方によっては1000回以上も可能です。

（5）急速充電可能

4.2V、1CmAの急速充電を行うと、約70分で満充電できます。

（6）保存特性が良い

通常、電池は使わずに放っておくと、自然に少しずつ放電する自己放電という現象が見られます。
リチウムイオン電池の自己放電率は5%/月と非常に低い値で、ニッカド電池やニッケル水素の5分の1以下です。
一度充電しておけば数ヶ月はそのまま再充電せずに使用できます。

（7）高出力が取り出せる

従来、リチウムイオン電池は高出力が苦手と言われていましたが、最近では4C放電も可能な高性能
リチウムイオン電池が登場しています。今まで、ニッカド電池やニッケル水素電池が使われていた分野でも
今後リチウムイオンに置き換わっていくと予想されます。

（8）安全である

かって「リチウムイオン電池は危険」というイメージがありました。リチウムイオン電池は歴史が新しく
（1990年にSONYが世界で初めて商品化）使用実績も他の電池に比べて少ないことも原因の一つでしょう。
実際は、電池の内部には二重、三重の安全機構が組み込まれており、電池外部にも安全を確保するための
保護回路を使用するため、危険性はほとんどありません。

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■2.リチウムイオン電池の用途

ノートPC 　PDA 　携帯電話 　ハンドヘルドターミナル 　コードレスフォン 　業務用無線機

デジタルカメラ 　ビデオカメラ 　放送局向けビデオカメラ 　ポータブルCD・MD 　携帯ゲーム機 　ロボット

無人潜水艇 　電気自動車・ハイブリッド自動車 　電動自転車 　携帯プリンター 　携帯ライト 　その他携帯電子機器

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■3.電池の構造

リチウムイオン電池は正極にコバルト酸リチウム（LiCoO2）、負極にグラファイト（炭素）を使い、それぞれの
極板を何層かに積み重ねた構造になっています。　※一般的なリチウムイオン電池の構造図（円筒型、角型）
これらの単独の電池をセルと呼び、ノートPCなどではセルを複数組み合わせて所定の電圧、容量を出す
パックに仕上げます。

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■4.電池の原理

リチウムイオン電池はLi＋イオンが正極と負極を行ったり来たりするだけの極めてシンプルな原理に基づく
電池です。そのシンプルさ故にメモリー効果もなく、充放電効率（充電エネルギーと放電エネルギーの比率）が
高くなっています。金属リチウムは一切使用していませんので安全です。

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■5.充電特性

リチウムイオン電池の充電は定電流・定電圧方式で行います。充電電圧は電池1直列当り4.2Vです。
充電電流の大きさによって充電時間は変わります。充電には通常、充電をコントロールするICを使用した
充電回路内蔵の充電器を必要とします。

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■6.放電特性

リチウムイオン電池は満充電の4.2Vからゆるいカーブで電圧が下がっていき、2.7V近辺で放電を終了します。
放電カーブは温度や放電電流によって変化します。

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■7.サイクル寿命特性

リチウムイオン電池も他の電池同様、充電、放電を繰り返すと、徐々に容量は減っていきます。
一般的には300回の充放電の後、初期の容量の80%程度になります。電池はあくまで消耗品であることを
考慮すべきでしょう。

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■8.保存特性

充電状態の電池を放置しておくと電池が劣化し、再度充電したときの容量が減少してしまいます。
この劣化は満充電で保存すると激しくなり、また保存温度が高いほど劣化が早くなります。
リチウムイオン電池を長期保存するときにはできるだけ冷暗所に保存し、あまり充電しない状態で
保存することをお勧めします。

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■9.保護回路

リチウムイオン電池はその内部に安全を確保するためのいくつかの機構がありますが、さらに安全性を
向上するために外部に保護回路を使用します。保護回路の主な機能は以下の3つです。

1）　過充電を防ぐ
2）　過放電を防ぐ
3）　過電流を防ぐ

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