現段階の課題

リチウムイオン二次電池


講演資料

お問い合わせ

主要論文

研究室へのアクセス

 近年、電子機器は小型・軽量・高性能化が著しく進展し、携帯電話、ノートパソコン等のモバイル機器の普及が急拡大している。これには電子デバイスならびに搭載される二次電池の高性能化が大きく寄与している。
 最近のエレクトロニクス市場で求められる二次電池は、エネルギー密度(Wh/l, Wh/kg)が大きく、機器全体の小型、軽量化に貢献できることである。二次電池には従来からの鉛蓄電池やNi-Cd電池に加え、Ni-MH電池、リチウムイオン電池が新たに参画し、技術革新が進んでいる。特にリチウムイオン二次電池は他の二次電池と比べて携帯電子機器用として次のような特長を有している。

  1. エネルギー密度が高い (Ni-Cd電池の約1.5倍(Wh/l)、あるいは2倍(Wh/kg)) ※Figure.1参照
  2. 高電圧(3.6V)動作(Ni-Cd電池やNi-MH電池の約3倍)
  3. サイクル寿命が長い
  4. Ni-Cd電池などにみられるメモリー効果がない(リチウムイオン電池は使用途中での再充電が可能)
  5. 電解液と電極の間で化学反応をおこさないため、電子の損失が少なく自己放電が少ない(10%/月以下)
  6. 放電特性が緩やかで連続的に変化するので残量の検出が簡単となり、パソコン等で正確な残量表示が可能

Figure.1 Energy Density of Secondary Battery

 リチウム金属を負極に用いる二次電池は1980年代に最初に製品化されたが、現在では正極にリチウム含有金属酸化物(LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2)、負極には炭素材料が用いられている。
 以前は負極にリチウム金属が用いられていたが、現在ではそれに変わり炭素材料が採用された。そこでは炭素六角網平面間にリチウムイオンを貯蔵し、当初に問題となったリチウム金属のデンドライト(樹枝状析出物)が発生せず安全性を著しく高めることが可能となった。
 また、Li-GICの最大理論容量372mAh/g(組成式LiC6;第1ステージ)をはるかに超える高容量のリチウムを貯蔵可能な炭素体も見出され、電池の小型軽量化、高容量化がさらに進もうとしている。

Figure.2 Model of Lithium Ion Secondary Battery

Figure.3 電極のSEM画像

  1. 現在のリチウムイオン二次電池を更に長時間使用するためには高容量化が不可欠
  2. リチウム及び有機電解液を用いているため、電源単体としての安全性の確保
  3. 電池単体での急速充放電、または、急速充放電可能なデバイスとのハイブリッド化

更新履歴

新世紀への提言
商工会議所だより
9月号

Nano Tsunami.
com interview

NANONET
INTERVIEW

OB
院生&学部生
ドクター
Staff
金龍中 助教授
金隆岩 助教授
林卓哉 助教授
遠藤守信 教授
トピック
TOP
コンピュータ
シミュレーション
ハイパフォーマンス
キャパシタ

Main

研究概要

研究室教員

研究室メンバー

全件...

野原の奥、科学の先。

MEFS株式会社

信州大学工学部
電気電子工学科

信州大学工学部

信州大学

ISNC2001

ISNC2004

NT'04

NT'05

NT'06 - Nagano,
Japan (June 18 -
23, 2006)

長野・上田地域知的
クラスター構想

未来開拓学術研究
推進事業研究プロジェ
クト

H.W.Kroto ,
J.Walker 講演記録

炭素材料学会

Morinobu Endo
interview, Nagano,
October 26, 2002

高性能リチウム
イオン二次電池

カーボンナノチューブ