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リチウムイオン二次電池(リチウムイオンにじでんち lithium-ion rechargeable battery)とは、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。現在では、正極にリチウム金属酸化物を用い、負極にグラファイトなどの炭素材を用いるものが主流となっている。単にリチウムイオン電池、リチウムイオンバッテリー、Li-ion電池ともいう。

なお、似た名前の電池には以下のようなものがある。

・ リチウムイオン一次電池は、同様の原理の一次電池である。

・ リチウム電池は、負極に金属リチウムを使う。電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担うことは共通だが、金属リチウムを使うためリチウムイオン電池には含めない。

・ リチウムイオンポリマー二次電池は、電解質として電解液のかわりに高分子ゲルを使う。化学系に違いはなく、リチウムイオン電池の一種である。

識別色は青(シアン)。

◆ 歴史

1960年代には既にリチウムを電池に適用するアイデアはあったが、現実味を増したのは、1980年にジョン・グッドノウ (J.B.Goodenough) らがリチウム遷移金属酸化物正極を提案してからである。

一方、1980年代には金属リチウムを負極活物質に用いた金属リチウム二次電池が製品化されたが、金属リチウムの化学活性がきわめて高いため、可逆性や反応性に問題があった。NTTのショルダー型携帯電話などで発火事故が相次ぎ、実用化されたとは言いがたく広く用いられることはなかった。

このため金属リチウムを代替する材料の探索が進められることとなる。吉野彰らは白川英樹が発見この発見で白川は2000年にノーベル化学賞を受賞。した導電性プラスチックポリアセチレンに注目し、1981年にリチウムイオンと組み合わせることで非水系電解液を使った二次電池の負極に利用できることを見いだした。さらに、これをグッドノウの見出したリチウム酸化物正極と組み合わせることで、非水系電解液、負極にポリアセチレン、正極にコバルト酸リチウム(LiCoO₂)、というリチウムイオン二次電池の基本概念を確立した。[外部リンク]http://www.ulvac-uc.co.jp/prm/prm_arc/054pdf/ulvac054-04.pdf アルバックグループ広報誌「ULVAC」 No.54 March, 2008その後、負極にグラファイト、電解質溶媒として炭酸エチレンを組み合わせることにより、より安全でかつ、電圧が金属リチウム二次電池に近い電池が得られることがわかった。これらの材料により、現在のリチウムイオン二次電池の構成がほぼ完成され、1990年代に吉野の勤務する旭化成とソニーなどにより実用化された。

1998年頃より、電解質にゲル状のポリマーを使うリチウムイオンポリマー電池が市場に登場する。最初はポリマー電池開発メーカー・ベルコアの特許を購入して多くの会社が研究に参入したが、一社としてベルコアタイプのポリマーを実用化した会社は無いと思われる。

リチウムポリマー電池は、外装に、従来の鉄やアルミニウムの缶ではなく、レトルト食品に使用されるアルミラミネートフィルムが使われていることが特徴で、三洋電機を始めとする各社から発表発売されている。万が一の事故時の反応が穏やかであるため、最近はハイブリッド自動車用バッテリーとしても利用されている。自動車用リチウムイオン電池はリチウムエナジージャパンが三菱自動車のi MiEV用に量産を開始している。電池メーカーの他に、トヨタ、日産自動車、ホンダなど自動車メーカーでも研究されている。

リチウムイオン電池は日本メーカーのシェアが高く、三洋電機、三洋GSソフトエナジー、ソニー、パナソニック エナジー社、日立マクセル、NECトーキンなどが主なメーカーとして知られている。一方、韓国(サムスンSDI、LG化学)、中国 (BYD)、台湾などで生産量が増えてきている。[外部リンク]http://www.meti.go.jp/policy/automobile/LEV/battery-report.pdf

◆ 特徴

◇ 利点

通常は非水系の電解液を使用するため、水の電気分解電圧を超える高い電圧が得られる。またエネルギー密度が高い。このような特徴からノートパソコンなど携帯機器に多く使用されている。

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