リン酸鉄リチウム電池：LiFePo4

リチウム鉄電池とは、リチウムイオン電池のことで、 リン酸鉄(LiFePO4) 正極材料として。ただし、LiFePo4 バッテリーの利点をよりよく理解するには、まずリチウム バッテリーとは何かを理解する必要があります。

リチウムイオン電池 (または単にリチウム電池) は、リチウムベースの材料を正極として使用し、他のさまざまな材料 (最も一般的にはグラファイト) を負極として使用する電池です。これらのバッテリは、軽量、小型フォームファクタ、バッテリ寿命が長いため、携帯電話、デジタル カメラなどのポータブル デバイスでよく使用されています。

リチウム電池は、最も酸化しやすい元素であるリチウムを使用しているという利点があります。これは、回路が電子を簡単に手放すことができ、その電子が回路自体に電力を供給するために使用されることを意味します。バッテリーから電子を取り出すのが容易であればあるほど、バッテリーの効率が向上し、バッテリーの寿命が長くなります。さらに、リチウムは既知の金属の中で最も軽いため、持ち運びが可能であり、材料の成形も容易です。

リチウムは反応性が高く、環境中の非金属とすぐに塩を形成してしまうため、単独では正極として使用できません。これは、リチウムが自然界では天然の形でも元素の形でも見つからないという事実によって最も適切に証明されています。より一般的には、塩化リチウムおよびその他のハロゲン化物塩の形で存在します。さらに、天然リチウムは自然発火し、さらには水と激しく反応するため、油中で保管する必要があります。

これは、リチウムを陰極として使用するにはリチウム化合物を使用する必要があることを意味します。これらの化合物は分解時にイオンを生成する必要があり、二次電池として使用するには容易に可逆的な反応を示す必要があります。

使用されるリチウム化合物の良い例の 1 つは、リン酸鉄リチウム (LI) です。 LI 電池は、安価なリチウム電池の製造方法として 1996 年にテキサス大学で開発されました。リチウムの「パートナー」である鉄は、電池用のリチウム化合物の製造に使用される他の金属に比べて比較的豊富に存在するため、安価です。リチウム電池の中でも放電速度が遅いという利点があり、保存寿命が長くなります。

観察できるように、反応によりリチウム イオンとリン酸鉄 (III) (FePO4) が生成されます。リン酸鉄(III)またはリン酸第二鉄は、他の形態であるリン酸鉄(II)(Fe3(PO4)2)とは異なり、無毒です。実際、リン酸第二鉄は人間の鉄サプリメントとして使用されており、人間が摂取しても安全であることが証明されています。これが、他のリチウムベースの電池よりもリン酸鉄リチウムが好まれる主な理由です。より一般的なリチウムコバルト電池などの他のリチウムイオン電池は、より有毒な酸化コバルト化合物を生成します。

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