リチウム電池業界の用語と説明: パート 2

Dec 10, 2024 伝言を残す

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ラミネートアルミニウムプラスチックフィルム:これは、リチウム電池セルを柔軟なパッケージングでパッケージ化するための重要な材料です。各種プラスチック、アルミ箔、接着剤からなる高強度、高バリア性の多層複合材料です。非常に高いバリア特性、電解質の安定性、コールドスタンピング成形性、耐穿刺性、絶縁性を備えており、ソフトパックリチウム電池において最も重要な安全リンクとなっています。

 

 

皿:化学電源の 2 つの電極は、活物質と、それを支持し導電性を有する「コレクタ」で構成され、一般にシート状の多孔質体です。電極板を製造する場合、多くの場合、活物質を集電体に直接添加する必要はありませんが、特定のプロセスを使用して原材料を特定の形状にし、集電体と組み合わせる必要があります。たとえば、鉛蓄電池では、電極板の一般的な形状には、ペースト状の板や管状の板が含まれます。

 

 

ポジティブプレート:相対的にプラスの電極電位を持つ電池の電極板です。バッテリーの充電および放電プロセス中に、正極板上の活物質は電気化学反応に参加し、電気エネルギーを蓄積および放出します。同時に、正極板はバッテリーの外部回路を接続し、電流がスムーズに流れるようにする重要な部分でもあります。

 

 

ネガティブプレート:電池内で相対的に負の極電位を持つ極板で、正極とともに電池の基本構造を形成します。電池の放電プロセス中に、負極板上の活物質は酸化反応を受けて電子を放出し、外部回路を通って正極板に流れ、それによって電流が発生します。充電中、負極板は正極板から逆流する電子を受け取り、活物質が還元反応を起こして元の状態に戻ります。

 

 

電極:これは、導電性媒体 (固体、気体、真空、または電解質溶液) 内で電流を入力または出力するための両端として使用されます。電流を入力する極をアノードまたはプラス極と呼び、電流を放出する極をカソードまたはマイナス極と呼びます。電極の機能は、電流の伝導媒体として機能し、電子流路の提供、電気化学反応の実現、信号の変換など、回路内で電気エネルギーを伝達および変換することです。

 

 

電極の活性表面:電解質溶液と接触し、電気化学反応に関与できる電極材料内の特定の領域を指します。これらの領域は通常、高い比表面積、高い導電性、豊富な触媒活性サイトなどの独特の物理的および化学的特性を備えています。主な機能は、電荷移動チャネルを提供し、電気化学反応を触媒し、反応面積を拡大することです。

 

 

電解質:水溶液に溶けるか、または溶融状態ではそれ自体で電気を通すことができる化合物。電解質はイオン化度に応じて強電解質と弱電解質に分けられ、ほとんどすべてのイオン化電解質が強電解質となり、一部のイオン化電解質のみが弱電解質となります。電解質は、イオン結合または極性共有結合によって結合されている物質であり、水に溶解または加熱されると自由に動くイオンに解離し、それによって電気を伝導することができます。

 

 

区切り文字:電池の正極と負極の間にある薄膜材料で、電池の安全性とコストに直接影響します。主な機能は、正極と負極を隔離し、イオンを通過させ、安全性を向上させ、電池内圧を調整し、電池容量を制御することです。

 

 

漏れ:バッテリー内部から電気液やガスなどが溢れ出る現象です。この漏れは、シーリングの問題、安全弁の故障、端子の漏れなどを含むがこれらに限定されないさまざまな理由によって引き起こされる可能性があります。

 

 

活物質:バッテリーの充電および放電プロセス中に化学反応に関与し、酸化および還元反応を通じて電気エネルギーを貯蔵および放出できる物質を指します。

 

 

電気化学反応:電流の作用により電解質溶液中で起こる化学反応を指します。これは電気化学のカテゴリーに属し、電気と化学変化の関係を扱う化学の一分野です。電気化学反応は、電解反応と電池反応の 2 つのカテゴリに分類できます。

 

 

電極分極:電極に電流を流したときに、電極電位が可逆的な電極電位からずれる現象を指します。この偏差は、電極反応プロセスの特定のステップの速度が遅いために発生し、その結果、電極電位が平衡状態から逸脱します。

 

 

濃度分極:分離プロセス(膜分離など)や電気分解中に界面や境界層で溶質(分子量の異なるイオンや溶質)の濃度が変化し、流体抵抗や局所的な浸透圧が増加する現象を指します。これは、溶媒透過流束や電極電位に影響を与えます。

 

 

オーム分極:材料内の正イオンと負イオンが電場の影響下で再分布および方向転換され、その結果材料全体の分極が生じるプロセスを指します。これは、電流の流れに対する電解質の抵抗によって電気化学システムで発生する現象である抵抗分極とも呼ばれます。

 

 

活性化分極:電気化学的分極または化学的分極としても知られる、電極分極の基本的な形式です。電気化学反応の遅れにより、電極の電位が平衡電位からずれる現象を指します。

 

 

アノード分極:これは、電気化学プロセスにおいて、外部電流の作用によりアノード電位が平衡電位から逸脱し、正の方向に移動する現象です。原理: 電気化学システムでは、外部電流がアノードを通過すると、元の平衡状態が崩れ、アノード表面で酸化反応が発生し、電子がアノードから流出して外部回路に入ります。電子の流出速度が陽極表面の溶液に入る金属イオンの速度よりも大きいため、陽極表面に正電荷が蓄積し、陽極電位が正の方向に移動します。

 

 

カソード分極:一次電池や電解槽に電流を流すと、その陰極電位がマイナス方向に変化する現象。原理: 電気化学システムでは、外部電流が陰極を通過すると、陰極表面で還元反応が起こり、外部回路から電子が陰極に流れ込みます。カソード反応がこれらの電子をまだ吸収できない場合、電子はカソードに蓄積し、カソード領域の電位が平衡電位から逸脱して負の方向に変化し、カソード分極が形成されます。

 

 

副反応:バッテリーの主な反応に加えて、バッテリーの動作中に発生する追加の不要な反応を指します。これらの反応は、充電効率の低下、バッテリー容量の減少、バッテリー寿命の短縮、またはバッテリー性能の低下につながるなど、バッテリーの性能に悪影響を与える可能性があります。

 

 

容量:特定の条件(放電率、温度、終端電圧など)下でバッテリーが放出できる電気量を指し、通常はアンペア時間(A・h)またはミリアンペア時間(mAh)で測定されます。このうち、1A・hは3600クーロン(C)に相当し、1Ahは1000mAhに相当します。

 

 

電圧:バッテリー内の電荷分布の均一性を測定する物理量で、バッテリーの正極と負極間の電位差を表します。簡単に言うと、バッテリー電圧はバッテリー内の「圧力」であり、これによって電子が外部回路を介して正極から負極に流れ、それによって電流が発生します。

 

 

現在:バッテリー内の充電の流れの速度を表す物理量。放電速度、温度、負荷などの特定の条件下でバッテリーが提供できる電流の量を反映します。

 

 

抵抗:動作中にバッテリー内部に電流が流れるときにバッテリーが受ける抵抗を指します。バッテリーの性能を測定するための重要な技術指標です。電池の内部抵抗には主にオーム抵抗と分極抵抗があり、このうち分極抵抗には電気化学的分極抵抗と濃度分極抵抗があります。

 

 

定格容量:バッテリーが完全に充電されたときに、特定の負荷条件下で継続的に電流を供給できる時間を指します。または、バッテリーが蓄積および放出できる電気量の尺度として物理単位で表されます。

 

 

残量:バッテリーが現在の状態で蓄えたり放出したりできる電気の量、つまりバッテリーが現在の状態から完全に放電するまでに供給できる電気の総量を指します。この指標は、バッテリーの使用状況を評価し、残りの使用時間を予測し、デバイスの適切な動作を保証するために非常に重要です。

 

 

容積容量:バッテリーまたは活性物質が単位体積あたりに貯蔵および放出できる電気エネルギーの量を指します。通常、1 ミリリットルあたりのミリアンペア時間 (mAh/mL) または立方センチメートルあたりのミリアンペア時間 (mAh/cm 3) で表され、体積で見たバッテリーのエネルギー密度を反映します。

 

 

重量測定容量:重量比容量としても知られ、完全に放電したときにバッテリーまたは活物質の単位質量が提供できる電気量を指します。通常、グラム当たりのミリアンペア時間 (mAh/g) またはキログラム当たりのワット時間 (Wh/kg) で表され、質量で見たバッテリーのエネルギー密度を反映します。

 

 

エリア固有の容量:電池が単位面積(電極の表面積など)あたりに提供できるエネルギー量を指し、面積寸法における電池のエネルギー密度を反映します。この指標は通常、mAh/cm 2 または F/cm 2 (容量性エネルギー貯蔵デバイスの場合) で表されます。

 

 

グラムあたりの容量:容量密度または質量比容量としても知られ、通常は 1 グラムあたりのミリアンペア時間 (mAh/g) で表されます。これは活性物質の単位質量あたりに貯蔵および放出できる電気の量を反映しており、電池のエネルギー貯蔵容量を測定するための重要なパラメーターの 1 つです。

 

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温度係数:温度によるバッテリー出力電圧の変化の比率を指し、通常は摂氏 1 度あたりの電圧の変化 (mV/度または V/K など) として表されます。意味: さまざまな温度条件下で安定した出力電圧を維持するバッテリーの能力を反映します。温度係数が小さいほど、温度変化に対するバッテリーの感度が低くなり、出力電圧がより安定します。

 

 

バッテリーエネルギー:バッテリーに蓄えられる電気エネルギーの総量を指し、特定の条件下でバッテリーが放出できるエネルギーの量を表します。バッテリーの定格電圧、動作電流、動作時間の積であるワット時(Wh)で表されます。

 

 

体積エネルギー:「体積エネルギー密度」とも呼ばれ、バッテリーが単位体積あたりに提供できるエネルギー量を指します。これは、バッテリーのエネルギー密度を体積次元で反映します。

 

 

重量エネルギー:質量エネルギー密度としても知られる、バッテリーの単位質量あたりのエネルギー出力を表す物理量です。電池の性能を評価する重要な指標の一つであり、電気自動車全体の品質や航続距離に大きな影響を与えます。

 

 

容積測定力:「体積電力密度」とも呼ばれる、バッテリーの体積に対する出力の比率を指し、バッテリーの性能を評価するための重要な指標の 1 つです。

 

 

サイクリングライフ:特定の充電および放電体制下で、バッテリーの容量が指定の値(初期容量の 80% など)に低下するまでにバッテリーが耐えることができる、完全充電および完全放電のサイクル数を指します。

 

 

充電/放電曲線:これは、充電および放電プロセス中の時間の経過に伴うバッテリーの電圧または容量の変化を表すグラフです。これらの曲線は、バッテリーの性能を評価し、バッテリーの使用を最適化し、バッテリー寿命を予測する上で非常に重要です。

 

 

放電電流:バッテリーまたはバッテリーが蓄積された電気エネルギーを負荷に放出するときに形成される電流。これはバッテリーの性能を示す重要な指標であり、バッテリーの使用時間と効率に直接影響します。

 

 

吐出量:放電プロセス中にバッテリーの電圧が初期値から最終値まで低下する速度を指し、バッテリーが指定された時間内に定格容量を放電するのに必要な電流値として理解できます。電池の放電性能を測る重要な指標です。

 

 

過放電:放電中に電圧が指定された終了電圧を下回った後も放電を続けるバッテリーの動作を指します。バッテリーの放電プロセス中に、蓄えられた電気エネルギーが徐々に放出され、電圧がゆっくりと低下します。電圧が特定の指定値まで低下すると、放電を停止し、バッテリーを再充電してエネルギー貯蔵状態を復元する必要があります。この規定値を下回る放電が続く場合は、過放電とみなされます。

 

 

短絡:何らかの原因により、バッテリーのプラス極とマイナス極が非常に低い抵抗で接続され、異常な経路が形成されることが原因です。オームの法則 (I=U/R) によれば、定電圧 U の下では、抵抗 R が小さいほど、電流 I は大きくなります。したがって、バッテリーが短絡すると、非常に大きな電流が生成されます。 。一方、ジュールの法則(Q=I ² Rt)によれば、導体に大電流が流れると多量の熱が発生し、電池温度が急激に上昇します。

 

 

短絡電流:バッテリーが短絡したときに短絡経路を流れる電流を指します。この種の電流は通常非常に大きく、バッテリーの定格電流をはるかに超える可能性があり、バッテリーや周囲の機器に重大な損傷を与え、場合によっては火災や爆発を引き起こす可能性もあります。

 

 

自己放電:未使用または保管状態において、電解液の副反応、電極材料の不安定性、物理的微小短絡、膜欠陥、環境温度、保管状態などのさまざまな内部要因により、バッテリーの電力が徐々に低下する現象です。リチウムイオン電池の自己放電は、主に電解液中のリチウムイオンの移動や電極材料の酸化還元反応など、電池内部の化学反応によって発生します。

 

 

放電の深さ:バッテリーの総容量に対する使用容量の割合を表す、バッテリーの使用状況を測定するための重要な指標です。この比率は通常、パーセンテージ形式で表され、具体的な計算方法は次のとおりです: DOD=(1- の現在の残電力 / 総バッテリー電力) x 100%。

 

 

放電率/充電率:バッテリーが指定された時間内にその定格容量を放電または充電するのに必要な電流値を指し、通常は文字 C で表されます。数値的には、定格容量に対する充放電電流の比、つまり C{{0 }}I/Q。ここで、I は充放電電流 (アンペア時間) を表し、Q はバッテリーの定格容量 (アンペア時間) を表します。

 

 

放電電圧:これは、バッテリーが放電プロセス中に外部回路を通過するときの、バッテリーの 2 つの電極間の電位差です。電流がバッテリーを通過するときにバッテリーの内部抵抗を克服する必要があるため、この電圧は常にバッテリーの開回路電圧より低くなります。放電電圧の大きさは、バッテリーの種類、容量、放電電流、放電時間などの要因に関係します。

 

 

放電終止電圧:これはバッテリーの放電プロセス中の重要なパラメータであり、バッテリーの放電の終点を示します。バッテリ電圧が終止電圧を下回った場合、放電を続けると、容量の低下、寿命の短縮、さらには損傷など、バッテリに不可逆的な損傷が生じる可能性があります。したがって、バッテリーの終端電圧を合理的に制御することは、バッテリーを保護し、その耐用年数を延ばす上で非常に重要です。

 

 

公称電圧:バッテリーが満充電されたとき、放電の開始から終了までの平均出力電圧値を指します。これはバッテリーの定格動作電圧範囲を反映しており、バッテリーの用途、充電、保護、その他の側面に重要な参考情報を提供します。

 

 

開路電圧:開回路中に 2 つの極に電流が流れない場合、電池の正極の電位と負極の電位の差に等しくなります。実際の電池システムでは、電池の 2 極に確立される電位はほとんどが安定した電位であるため、実際には開放電圧は 2 極の安定した電位の差になります。開放電圧は一般に電池の起電力よりも低くなりますが、電池の起電力と近似することができます。

 

 

動作電圧:放電プロセス中にバッテリーによって提供される実際の電圧値を指します。バッテリーの内部抵抗により、バッテリーに電流が流れる場合、内部抵抗の抵抗を克服する必要があります。したがって、動作電圧は常にバッテリの開回路電圧(つまり、バッテリが負荷や外部回路に接続されていないときの電圧)よりも低くなります。

 

 

シェル電圧:バッテリーのシェル電圧はバッテリーの標準パラメータではありませんが、故障診断や性能評価などの場合には、バッテリーシェルと電極間の電圧が測定されます。この電圧値は、内部抵抗、電解液の状態、短絡の存在など、バッテリーの内部状態を反映している可能性があります。

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