皆さんこんにちは！
リチウムイオン電池は、現在では多くの電子機器に使われていますね。
例えば、携帯電話やパソコンなど。使い勝手（小型）や長持ちなど、今までの鉛電池に
比べて長所は多くあります。
空飛ぶクルマのエネルギー（電源）にも使用されています。今日はこの優れたリチウム
イオン電池について見ていきましょう。
リチウムイオン電池
リチウムイオン電池の仕組み
リチウムイオン電池は、正極と負極を持ちその間をリチウムイオンが移動することで充放
電を行う電池のことです。
（一般に、くりかえし充放電が可能なものを二次電池、使い切りのものは一次電池と呼ば
れます）
大容量の電力を蓄えることができ、身近なものだと携帯電話やPCのバッテリー、産業用で
はロボットや工場・車など幅広い用途で使用されています。もちろん電動航空機やeVTOL
航空機の電源としても使用されています。
リチウムイオン電池は主に①正極と負極 ②正極と負極を分けるセパレーター ③その間を
うめる電解液で構成されています。正極と負極はそれぞれリチウムイオンを蓄えられるよう
になっており、このリチウムイオンが電解液の中を通って正極、負極と移動することで、
エネルギーを貯めたり使ったりすることができます。
エネルギーを貯めるとき（充電時）
- 充電器で電流を流す。
- 正極側にあるリチウムイオンが、電解液を通って負極側に移動。
- 正極と負極の間に電位差が生じて電池が充電される。
エネルギーを使うとき（放電時）
- 正極と負極を繋ぐ放電回路を作る。
- 負極に蓄えられていたリチウムイオンが正極に向かって移動。
- エネルギーが使われる。
リチウム電池とリチウムイオン電池の違い
リチウム電池とリチウムイオン電池とは何が違うのでしょうか？
リチウム電池は充電ができない１回限りの電池です。リチウムイオン電池は充電が
可能で何度でも使えるものです。リチウムイオン電池は二次電池とも呼ばれています。
リチウムイオン電池は小さいですがエネルギー密度が高く、容易に高電圧を得ること
ができます。ですから、小型の電子機器のバッテリーとして利用されているのです。
また、大きさの割に容量が多く一度充電すれば長時間持ちます。さらに、同じように
充電できるニッケルカドミウム電池と比べると、充電時のメモリー効果がありません。
メモリー効果とは、電池に充電された電気を使いきらないうちに充電をくりかえすと、
電池が最大容量をより小さく記憶してしまう効果のことです。
まだガラケーが主流だった時代、充電をくりかえすとバッテリーの持ちが悪くなったと
感じたことがある方もいるでしょう。これは、決して気のせいではなかったのです。
リチウムイオン電池のメリット
リチウムイオン電池は、前述したように何度もくりかえして充電と放電ができます。
ですから毎日持ち歩く携帯電話やノートパソコンのバッテリーとして最適です。
また、軽くて小さいのに大容量ですから、一度充電すれば長時間持つでしょう。
さらに、形状も豊富ですので、いろいろな電気機器に使えます。
リチウムイオン電池のデメリット
リチウムイオン電池は、長時間充電を満タンにしたまま放置しておくと劣化します。
意外と知られていませんが、買ったばかりの携帯電話は電池の容量が少ないのはその
ためです。ですから、リチウム電池が使用されているものを長時間使わないときは、
半分くらい使った状態で置いておかなくてはなりません。
また、温度変化に弱いのもリチウムイオン電池のデメリットです。たとえば、空調を
切った暑い車内や暖房の効いていない寒い場所にリチウムイオン電池を置いておくと、
寿命が短くなるでしょう。また、携帯電話やノートパソコンはうまく起動しない場合
があります。さらに、ほかの電池に比べると高価ですので、交換や導入にコストがかか
ります。携帯電話やノートパソコンのバッテリーが高いのは、そのためです。
リチウムイオン電池の火災
国民生活センターは2021年3月に、増加傾向にあるリチウムイオン電池や充電器の発煙、
発火事故について注意喚起するため事故の再現テストを動画にして公開しています。
東京消防庁が2020年9月に発行した「令和２年版 火災の実態」によりますと、リチウム
イオン電池関連の製品からの火災は年々増加傾向にあります。
リチウムイオン電池が爆発する原因は、ほとんどが正極と負極との間のショート（短絡）
が発熱・発火の直接の引き金となっています。その他にも、外から力が加わった場合や、
電池そのものの不良の場合もあります。
航空会社でもリチウムイオン電池の保管について対策を講じています。
基本的に預け荷物には搭載できません。また予備の電池も個数に制限があります。
理由は、気圧の変化や外部からの衝撃などによって、万一リチウム電池が破損・不具合を
起こしてしまうと、発熱や発火のリスクが高まります。そして、貨物室のスーツケースの
中で発熱や発火が起きても、早期発見が難しく、他の荷物はもちろん飛行機全体、人命に
まで影響が及ぶ危険性が出てきます。そのため、リチウム電池を預け荷物とすることには
制限が設けられているのです。
航空機事故
２０１０年９月３日には、リチウムイオン電池を搭載する電子機器を積んだ貨物航空機が
火災で墜落する事故が起きました。
墜落したのは、香港発ケルン（ドイツ）行きの米物流大手ＵＰＳ社のＢ７４７―４００Ｆ
貨物機。経由地のドバイ空港（アラブ首長国連邦）で荷物を積み替え、離陸後、貨物室から
火災が発生しました。操縦室が煙で充満し、計器の確認もできなくなり、墜落。乗員２名が
死亡しました。
日本でも２０１３年１月に、全日空のその当時最新鋭だったボーイング787型機のバッテリー
から煙が発生し、高知空港に緊急着陸した事例がありました。その後、バッテリーは改修され
ており、現在は問題なく飛行しています。
電動航空機と電気自動車
電動航空機と電気自動車のバッテリーは、リチウムイオン電池が支流です。
2022年9月18日、米国ワシントン州で飛行実験を行った電動航空機アリス（Alice）の
バッテリーもリチウムイオン電池でした。アリスの試作機に搭載されているバッテリー
は総重量8000ポンド（約3600kg）強で、テスラやリビアンなど一部の自動車メーカー
が採用しているものと同様の、円筒形のリチウムイオン電池です。
電気自動車メーカーの多くが採用しているバッテリーもリチウムイオン電池です。
問題点
リチウム資源
リチウム生産国は豪州、チリ、中国、アルゼンチンの４ヵ国に集中しており、国際情勢
や国内政治の変化などをきっかけに供給が不安定化する可能性があります。供給の安定性
を高めるには、リチウム原料の生産と精製を行う国・地域を多様化する必要があります。
環境問題
現在のリチウムの生産方式は、水不足や水質・土壌汚染などの環境問題を招く恐れがあり
ます。オーストラリアで掘り出された鉱石を中国に出荷し、1000℃以上で焙煎し、硫酸を
混ぜて再度焙煎します。この時に出る廃棄物が環境汚染の問題となっているのです。
そのため、環境負荷の少ない新たなリチウム生産技術の開発やリサイクル率の引き上げな
どを通じて環境負荷を低減する必要があります。
新しい電池の開発
救世主？全固体電池とは
全固体電池とは、電解液がなく正極と負極の間に電解質セパレーター層（従来のセパレ
ーターとは異なり、固体電解質がセパレーターの役割を果たします）のみがある電池の
ことを言います。しかし、現在はまだ量産技術が一部のみしか確立されておらず、本格
的に使用されるまでには至っていません。
近年、電気自動車（EV）の普及とともに、その安全性が注目され、自動車メーカーや電
機メーカーの間で研究開発が盛んに行われています。
全固体電池の構成に関しては、リチウムイオン電池と類似しています。
大きな違いとしては、リチウムイオン電池が電解液を使用するのに対して、全固体電池
が電解液を使用しない点が挙げられます。そのため液漏れの心配がありません。
全固体電池の実用化に向けての開発状況
全固体電池の普及にあたっては、高いイオン伝導性を持つ固体電解質を開発することが
重要となります。
安全性や信頼性の観点から、固体電解質を用いた全固体電池は電池の理想形と考えられ
ていますが、同時に固体であるがゆえに、イオンを高速で伝導させることが難しく、そ
れが本格的な普及に向けた壁となっています。
まとめ
現在、支流になっているリチウムイオン電池ですが、電動航空機や電気自動車など
大型のものになりますと、バッテリー本体も出力に合わせて大型化してしまい、航空機
や自動車自体の総重量にも影響を及ぼします。
まずは製品の安全性と環境問題、リサイクル率など多くの問題を解決しなければなりま
せん。その上で、性能（作動持続時間、充電時間など）の向上、小型軽量化が求められ
ます。
リチウムイオン電池の将来は、前途多難なのでしょうか？
それでは今日はこの辺で・・・
またお会いできる日を楽しみにしています。
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