リチウムイオン電池の利点

ニカド電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池などの他の高エネルギー二次電池と比較して、リチウムイオンバッテリーには性能面で大きな利点があり、それは主に次の側面に反映されます。

(1) 高い使用電圧

負極として金属リチウムの代わりにグラファイトや石油コークスなどの炭素質リチウム層間化合物を使用すると、電池電圧が低下します。ただし、リチウムインターカレーション電位が低いため、電圧損失を最小限に抑えることができます。同時に、電池の正極として適切なリチウム層間化合物を選択し、適切な電解質システムを選択する（リチウムイオン電池パックの電気化学ウィンドウを決定する）ことにより、リチウムイオン電池パックの動作電圧をより高くすることができます（- 4V)、これは水系バッテリーよりもはるかに高いです。

(2) 比容量が大きい

金属リチウムを炭素質材料に置き換えると、材料の質量比容量は低下するが、実際には、金属リチウム二次電池の一定のサイクル寿命を確保するために、通常、負の金属リチウムが３倍以上過剰となる。実際の質量比容量の減少は大きくなく、体積比容量の減少はほとんどありません。

(3) 高いエネルギー密度

動作電圧と体積比容量が高いほど、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度が高くなります。リチウムイオン二次電池は、現在広く使われているニカド電池やニッケル水素電池と比べてエネルギー密度が最も高く、今後も大きな発展の可能性を秘めています。

(4) 優れた安全性能と長いサイクル寿命

金属リチウムを負極として使用する電池が安全でない理由は、リチウムイオン電池の正極の構造が変化し、多孔質のデンドライトが形成されるためです。セパレーターを突き破って内部ショートを引き起こす可能性がありますが、リチウムイオン電池にはそのような問題がなく、非常に安全です。バッテリー内に金属リチウムが存在しないようにするには、充電中に電圧を制御する必要があります。リチウムイオン電池には保険のため複数の安全装置が搭載されています。リチウムイオン電池では、充電および放電プロセス中に正極および負極でのリチウムイオンの挿入および脱離における構造変化はありません（挿入および脱離のプロセス中に格子のある程度の膨張および収縮が発生します）。層間化合物は金属リチウムよりも強力で、より安定であり、充放電プロセス中にリチウム樹枝状結晶を形成しないため、電池の安全性能が大幅に向上し、サイクル寿命も大幅に向上します。リチウムイオン電池は、それぞれ 1989 年と 1990 年に米国運輸省危険物輸送局と IAIT (国際航空運輸協会) によって危険物として除外されました。

(5) 自己放電率が小さい

リチウムイオン電池パックは非水電解液系を採用しており、リチウムインターカレーション炭素材料は非水電解液系では熱力学的に不安定である。最初の充放電プロセス中に、電解質の還元により固体電解質界面 (SEI) 膜がカーボン負極の表面に形成され、リチウムイオンは通過できるが電子は通過できないため、電極が活性化されます。異なる荷電状態の物質を通過させます。比較的安定した状態では、自己放電率が低くなります。

(6) クリーンで無公害

リチウムイオンバッテリーパックには、鉛、金、水銀などの有害物質が含まれていません。同時に、バッテリーはしっかりと密閉されている必要があるため、使用中に放出されるガスはほとんどなく、環境を汚染することはありません。製造工程でバインダーを溶解するために使用した溶剤も完全に回収できます。ソニーをはじめとした大規模なリチウムイオン電池生産会社は、1997年からリチウムイオン電池のリサイクルや材料（金属ドリルなど）のリサイクルを開始しました。また、1996年にはソニーのリチウムイオン電池もIS014001 国際環境基準 [71O] に準拠することが認証されました。

(7) 高い電流効率

これまでの水系二次電池とは異なり、リチウムイオン電池は通常の充放電プロセス中にガスを発生せず、電流効率は 100% に近くなります。この特性は、電力貯蔵および変換用のバッテリーとしての使用に特に適しています。