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吉野彰氏がノーベル化学賞を受賞。リチウムイオン電池の仕組みや特徴とは?

もくじ

吉野彰氏がノーベル化学賞を受賞

吉野彰氏がノーベル化学賞を受賞

  • 吉野彰氏がリチウムイオン電池の開発でノーベル化学賞
  • リチウムイオン電池は充電可能な二次電池
  • リチウムイオン電池はパソコンやスマートフォンにも使われている

リチウムイオン電池を開発した吉野彰氏がノーベル化学賞を受賞しました。 リチウムイオン電池は充電ができる二次電池です。特徴は小型・軽量で大きな電圧を出せることです。 このような特徴から、スマートホン、ノートパソコンはじめ電気自動車など広い分野で利用され、世の中を大きく変化させました。

旭化成に入社しリチウムイオン電池を開発

吉野彰氏は旭化成工業(現・旭化成株式会社)に入社後、リチウムイオン電池の研究を始めたのは1981年です。 吉野氏をリーダーとするチームが電極に使用する材料が見つからず研究が進まなくなって、あと半年で成果が出なければ他の研究に回されるという危機もあったそうです。 1985年に正極にコバルト酸リチウム、負極には炭素材料を使って大きなパワーを出せるリチウムイオン電池の開発に成功し、その後の社会の進展に貢献しました。

リチウムイオン電池とは?

リチウムイオン電池は繰り返し使用できる二次電池です。小型・軽量で大きな出力が得らるのが特徴で、1990年代初めに実用化されました。 その特徴から携帯電話やノートパソコンなど広範囲で使用されています。詳細を以下で見てみましょう。

充電ができる二次電池

リチウムイオン電池は充放電ができる二次電池の一つです。充電ができない「リチウム電池」と間違えやすいのですが、種類が全く異なります。 リチウムイオン電池を充電すると、リチウムイオンが正極から電解質を通って負極へ移動します。逆に放電はリチウムイオンが負極から正極へ移動することをいいます。 リチウムイオン電池は二次電池の中でも最も大きな電圧が得られて、長期間繰り返しの使用が可能です。

電気自動車やパソコン、スマートフォンに使用される

リチウムイオン電池は、小型で軽量、高容量という特徴からスマートフォン・ノートパソコン・デジタルカメラ・ビデオや携帯用音楽プレイヤーなど電子機器に幅広く利用されています。 また、電気自動車 などのエコカー・電力貯蔵システムなどにも需要が拡大し、迅速で正確な情報伝達により安全性や生産性の向上に大きく貢献しています。 リチウムイオン電池の世界市場は、富士経済の調べによると2022年には2017年の3倍の7兆3,914億円に拡大すると見込まれています。

リチウムイオン電池の特徴

リチウムイオン電池の特徴は、小さくても長寿命長でパワーが大きいことです。 その寿命は通常10~15年とされます。パワーを電圧で見ると、リチウムイオン電池は鉛蓄電池の1.5倍、ニッカド電池やニッケル水素電池の3倍になります。詳細を以下で見てみましょう。

寿命の長さ

二次電池は充電と放電を繰り返し行うことで使い切りではなく何度も再利用が可能です。特徴として長期間使用すると次第に性能が低下していき、使用できる容量が減少していきます。したがって方充電できる回数が多いほどその二次電池の性能良いとされています。 経産省ではリチウムイオン電池の充放電の回数は4000回、使用可能年数に直すと10~15年とされています。一般的に販売されているリチウムイオン電池の寿命は10~15年であることが多いです。

パワーの大きさ

小さくてもより大きなパワーを出すことができるのが高性能なバッテリーで、電圧が高いほど出力は大きくなります。 リチウムイオン電池の電圧3.2~3.7Vです。これはほかの電池と比較しても、鉛蓄電池(2.1V)の1.5倍、ニッカド電池(1.2V )やニッケル水素電池(1.2V)の3倍にもなります。 重量に対する出力(W/kg)を比べると、リチウムイオン電池の1,400~3,000Wに対して、鉛電池は180W、ニッカド電池は150W、ニッケル水素電池は250~1,000Wにとどまります。

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