リチウムイオン電池とアルカリ電池の違いは?

リチウムイオン電池とアルカリ電池の違いは?

 

いまではリチウムイオン電池であったり、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、マンガン乾電池、アルカリ乾電池など、さまざまな電池がありますよね。

 

実際、電池のことについてあまり詳しくない方は、その違いが良くわからないかもしれません。

 

その中でもここでは、リチウムイオン電池とアルカリ電池(正確にはアルカリマンガン乾電池)の違いについて解説しています。

 

・リチウムイオン電池の特徴の概要

 

・アルカリ電池(アルカリマンガン乾電池)の特徴の概要

 

というテーマで、解説しています。

 

 

リチウムイオン電池の特徴の概要

リチウムイオン電池とアルカリ乾電池の違いについて解説します。

 

リチウムイオン電池の概要

 

まず、基本的にリチウムイオン電池と呼ぶと充放電を繰り返すことができる二次電池という種類に分類することができます。

 

リチウムイオン電池は使用する材料の種類にもよりますが、3Vから4V程度と高電圧で作動し、高容量であるため、高いエネルギー密度を有しています(※詳細スペックはこちらで解説しています)

 

また、他の二次電池と比較しても、長寿命です。電池の性能にもよりますが、長いものでは25℃程度の動作温度で10年で容量維持率が80%以上の製品もあるようです。

 

使用している電解液が非水系(水でなく有機溶剤系)であるため、動作温度範囲が広いです。

 

最近のリチウムイオン電池では-20℃~60℃程度までの非常に広い動作範囲を有している製品もあるほどです(鉛蓄電池などは低温での劣化により0℃付近あたりまでの動作温度範囲が一般的)。

 

 

小型のリチウムイオン電池の概要

 

リチウムイオン電池は小型から大型までと様々なタイプがあります。

 

小型のリチウムイオン電池の用途としては、スマホ、携帯電話、ノートパソコン、デジカメなど、高出力が必要で長寿命が求められる製品に使用されています。

 

小型のリチウムイオン電池の形状としては、角型電池から18650と呼ばれる決まったサイズの円筒型の形状であることが多いです。

 

使用されている構成材料などのリチウムイオン電池の詳細については、こちらで解説していますので、参考にしてみてください。

 

一般的には、正極活物質にコバルト酸リチウムやマンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウムなどが使用され、負極活物質には黒鉛、チタン酸リチウムなどが使用され、電解液には有機溶剤系の成分(エチレンカーボネート(EC)やジエチルカーボネート(DEC)にリチウム含有塩LiPF6を溶かしたものが基本)。

 

大型のリチウムイオン電池の概要

 

大型のリチウムイオン電池としては電気自動車(EV)やハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車のような移動体に搭載する電池であったり、家庭用蓄電池用の電池として使用されています。

 

高出力、高容量、高エネルギー密度といった小型のリチウムイオン電池に求められる特性に加えて、安全性がより重視されます。

 

大きいほどリチウムイオン電池が発火した場合のエネルギーも大きくなりますし、例えば家庭用蓄電池などで発火が起きた場合に安全性が担保されていないと大きな事故に繋がりかねないからです。

 

大型のリチウムイオン電池の形状としては、角型電池ラミネート型電池などがあります。

 

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アルカリ電池(アルカリマンガン乾電池)の特徴の概要 

 

アルカリ電池の概要

 

アルカリマンガン乾電池は充電電を繰り返すことができずに放電のみが可能な一次電池という種類に分類することができます。

 

アルカリ電池は正式にはアルカリマンガン乾電池と呼び、マンガン乾電池とともに乾電池として有名な製品の一つです(乾電池はなぜ「乾いた電池」なのかはこちらで解説しています。)

 

アルカリ電池はリチウムイオン電池と異なり使用材料は、正極に二酸化マンガンXXX固定されています。
そのため、初期の作動電圧は1.5V付近です(放電特性はこちらで解説しています)。

 

リチウムイオン電池と比べますと、作動電圧に大きな差があります。ただ、用途が異なりますので、低電圧で作動すれば良いライトや時計など小型の製品には各種乾電池を使用した方がいいです。

 

また、1.5Vと作動電圧が低いために、電解液はリチウムイオン電池の使用している有機溶媒を使用しなくてよく、水系の電解液で良いです。

 

水系の電解液のため、動作温度範囲はリチウムイオン電池と比べると狭いです。

 

 

アルカリマンガン乾電池(円筒系のみ)の概要

 

アルカリ電池は小型の円筒形のタイプがほとんどです(一部積層電池と呼ばれる小型の角型乾電池がありましたが、いまではほとんど円筒形です)

 

アルカリ電池の用途としては、小型のおもちゃ、時計など乾電池を使用する製品のほとんどには適用可能です。

 

注意すべき点はリチウムイオン電池の作動電圧は3~4Vと高く、アルカリ電池では1.5V程度であるために互換性が無いことです。互換が適用できないためきを付けてください。

 

安価であるため、手軽に使用したいときは乾電池の方が充電する手間もなく、効率よく使用できるでしょう。

 

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