リチウムイオン電池が劣化する理由

一次電池と二次電池

使い捨ての電池か、充電可能かどうかの違い。原理もおそらく違うのだろうが調べていない。

リチウムイオン電池のしくみ

二次電池は、電解質溶液に正極($+$)と負極($-$)の2つが置いてあり、電解質溶液中に電子が撒かれた構造となっている。正極または負極や電解質溶液にどういった素材が使われるのかは電池の種類によって異なるが、二次電池の一種であるリチウムイオン電池は、正極に金属酸化物($LiCoO_2$)、負極に炭素($C$)を利用する。電解液にリチウム塩を使うことからそう呼ばれる。

バッテリが残っている状態は、具体的には「負極に電子が残っているか」を意味する。セル内の双極には電位差¹があり、充電時は電気的にリチウムから電子を引き抜き、電位差を用いて負極へ移動させる。ここで電子を放出してイオン化したリチウム(リチウムイオン)は陽イオンであり、セルを満たす電解液で負極へ運ばれて、移動してきた電子を受け取って安定化する。

放電時は基本的に放電と逆のことを行う。双極間に導線を接続すると、負極にあるリチウムは自発的に正極へ戻ろうとして、電子を放出し陽イオン化する。ここで出てきたリチウムイオンは電解液で正極へ運ばれ、導線を使って移動してきた電子を受け取り安定化する。電子が導線を流れるときに電池としての役割を果たす。