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リチウム電池とリチウムイオン電池は、名称が非常に似ているため、混同されがちです。しかし、これらは同じものではありません。
簡単に言うと、「リチウム電池」とは通常、一次（充電不可）電池を指し、「リチウムイオン電池」は充電可能で、繰り返しの充放電に耐えるよう設計されています。
この違いは、電池の動作原理、寿命、用途、および取り扱い方法に影響を与えます。
たとえば、車のキーフォブに使われるCR2032電池は、通常、使い捨てのリチウム電池です。一方、スマートフォン、ノートパソコン、ドローン、電動工具などに内蔵される電池は、一般的に充電可能なリチウムイオン電池です。
では、どちらを選べばよいのでしょうか？ それは、その機器の使用目的によって異なります。
本ガイドでは、リチウム電池とリチウムイオン電池の主な違いについて、化学組成、充電可否、エネルギー密度、使用寿命、用途、安全性、環境負荷といった観点から解説します。
リチウム電池とは何ですか？
「リチウム電池」という用語は、一般に一次リチウム電池を指します。
これらの電池は、蓄えられたエネルギーが使い尽くされるまで電力を供給するように設計されています。その後は、充電するのではなく交換されます。
最大の利点の一つは、長期間の保存寿命です。多くの一次リチウム電池は自己放電率が低く、長期間使用しなくても必要なときに確実な電力を供給できます。
一般的なタイプには以下があります：
- 二酸化マンガンリチウム電池（例：CR2032）
- 二硫化鉄リチウム電池
- リチウムチオニルクロリド電池
- その他の特殊用途一次リチウム電池
一般的なリチウムコイン電池の公称電圧は約3Vで、カーキー、電卓、電子秤、時計、計測器、センサーなど、小型機器に適しています。
TCBESTでは、家電製品、スマートデバイス、計測器、セキュリティ製品、産業用機器向けにさまざまな種類の一次リチウム電池を供給しています。
リチウム イオン バッテリー は 何 です か
リチウムイオン電池は、充電可能なよう設計されているため、動作原理が異なります。
充電および放電中、リチウムイオンが正極と負極の間を移動します。この可逆的なプロセスにより、バッテリーを繰り返し使用できます。
一般的なリチウムイオン電池セルには以下が含まれます：
- 正極
- 負極（通常はグラファイト）
- 電解液
- 分離器
- 電流収集器
- 保護部品
多くのリチウムイオン電池パックには、電圧・電流・温度などの動作状態を監視するためのバッテリーマネジメントシステム（BMS）も搭載されています。
リチウムイオン電池は、以下のような用途で広く使われています：
- スマートフォン
- ノートパソコン
- Bluetoothデバイス
- 電気ツール
- ドローン
- 電気自転車
- 携帯電源発電所
- エネルギー貯蔵システム
- 電気自動車
TCBESTでは、充電可能な電源と柔軟なバッテリー構成を必要とするアプリケーション向けに、リチウムイオン電池セルおよびカスタマイズされた電池パックも提供しています。
リチウム電池とリチウムイオン電池：主な違い
この違いを理解する最もシンプルな方法は次のとおりです：
リチウム電池：通常、充電不可
リチウムイオン電池：充電可能
一次リチウム電池は、蓄えたエネルギーを一度だけ供給するよう設計されています。
リチウムイオン電池は、繰り返しの充電と放電に対応するよう設計されています。
例えば、車のキーフォブに使われるCR2032電池は数年間交換不要ですが、スマートフォンの電池はほぼ毎日充電する必要があります。
どちらの電池も有用ですが、用途は大きく異なります。
リチウム電池はどのように動作するか？
一次リチウム電池が機器を駆動すると、電池内部で化学反応が起こります。
電子は外部回路を流れ、電気エネルギーを供給し、一方でイオンは電池内部の電解質中を移動します。
放電が続くにつれて、活性物質は徐々に消費されていきます。
蓄えられたエネルギーを使い果たすと、電池は安全に元の状態に戻すことができません。
そのため、一次リチウム電池は充電してはいけません。
充電できないリチウム電池を無理に充電すると、液漏れ、過熱、内部圧力の上昇、あるいは発火を引き起こす可能性があります。
充電する前に、必ず電池のラベルを確認してください。
リチウムイオン電池はどのように動作するのか？
リチウムイオン電池は、可逆的な反応を利用しています。
電池を充電すると、リチウムイオンが正極から負極へと移動します。
電池が機器に電力を供給する際には、イオンが再び正極へと戻っていきます。
このイオンの往復運動は、何度も繰り返すことができます。
ただし、リチウムイオン電池は永久に使えるわけではありません。
充放電を繰り返すたびに、電池内部でわずかな物理的・化学的変化が生じます。時間とともに内部抵抗が高まり、利用可能な容量が減少していくことがあります。
これは古いスマートフォンのバッテリーで体験したことがあるかもしれません。新品の頃は、1回の充電で丸一日持ったのに、数年経つと、より頻繁に充電する必要が出てくることがあります。
バッテリー自体はまだ機能していますが、以前よりも蓄えられるエネルギー量が減っています。
どちらのエネルギー密度が高いでしょうか？
一次リチウム電池とリチウムイオン電池のいずれも高いエネルギー密度を実現できますが、それぞれの特長は異なります。
一次リチウム電池の特長は次のとおりです：
- 保存期間が長い
- 自己放電が少ない
- 一度きりの使用に適した、高いエネルギー貯蔵能力
このため、長期間にわたり動作し、定期的な電池交換が不要な機器に適しています。
リチウムイオン電池は、高いエネルギー密度と充電可能な特性を兼ね備えている点が特長です。
そのため、携帯型電子機器や高頻度で使用される機器に最適です。
したがって、「どちらのタイプのエネルギー密度が高いか？」という問いかけは、必ずしも意味のある質問とは限りません。
より適切な問いは、このデバイスが長期の待機電源を必要とするか、あるいは繰り返し充電する必要があるかということです。
バッテリー寿命と充放電サイクル寿命
一次リチウム電池の場合、ユーザーは通常、使用可能期間（動作寿命）と保存可能期間（ Shelf life）を重視します。
低消費電力センサーに使われるリチウム電池は、デバイスの種類や使用条件によって数年間動作することがあります。
リチウムイオン電池では、充放電サイクル寿命がより重要です。
バッテリーの1サイクルとは、一般的に電池の容量の100％分を消費したことに相当します。
たとえば、今日50％、明日もう50％を使えば、おおよそ1回の完全サイクルに相当します。
実際のサイクル寿命は以下の要因に影響されます：
- バッテリーの化学組成
- 温度
- 充電電圧
- 充電電流
- 放電電
- 放出深さ
- 保存条件
- 電池の品質
高温は、電池の劣化を早める主な要因の一つです。
頻繁な深放電、過剰な充電電圧、および高負荷もバッテリー寿命を短縮させる要因となります。
カスタマイズされたバッテリーパックでは、セルの品質、保護回路の設計、および適切なセルマッチングも重要です。
TCBESTでは、電圧、容量、サイズ、電流、コネクタ、保護機能などの要件に応じて、リチウムバッテリーパックのカスタマイズが可能です。
リチウム電池はどこで使われている？
一次リチウム電池は、長期間の待機動作が必要で、定期的な充電を必要としない機器に適しています。
一般的な用途例は以下の通りです：
- 車の鍵にも最適な追加アイテムです
- 時計
- 電子天秤
- 電卓
- スマートメーター
- セキュリティセンサー
- リモート監視装置
- カメラ
- 医療機器
- バックアップ用メモリシステム
車のキーレスエントリーキーがその一例です。
消費電力が極めて小さいため、充電ポートを追加すると、設計が不必要に複雑化してしまいます。
小型のリチウムコイン電池の方が、はるかにシンプルな解決策です。
定期的なメンテナンスが行われないまま数年間動作する可能性のあるリモートセンサーにも、同様のことが当てはまります。
リチウムイオン電池はどこで使われている？
リチウムイオン電池は、頻繁に使用される製品に適しています。
一般的な例は次のとおりです：
- スマートフォン
- ノートパソコン
- ワイヤレス電子機器
- 電気自転車
- 電気ツール
- ドローン
- 携帯型 エネルギー 貯蔵 装置
- 工業機器
スマートフォンはその代表例です。
スマホの電力が尽きたたびに使い捨て電池を交換するのは、不便であり、コストもかかります。
充電式のリチウムイオン電池の方がはるかに実用的です。
ドローンもよく見られる応用例の一つです。
ドローン用電池は、高電流を供給できる一方で、比較的軽量である必要があります。設計によって異なりますが、リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池が採用されることがあります。
TCBESTでは、電圧、容量、放電電流、外形寸法、コネクタ形状、バッテリーパック構造などに応じて、カスタマイズされた充電式電池ソリューションをご提供できます。
リチウム電池の利点
一次リチウム電池には、いくつかの実用的な利点があります。
保存期間が長い
適切に保管すれば、長期間にわたりエネルギーを保持できます。
自己放電が少ない
使用していない間の自己放電量が比較的少ないです。
コンパクトサイズ
小型のパッケージで実用的なエネルギーを供給できます。
低消費電力機器に適しています
長期間にわたってわずかな電力を必要とする機器に特に適しています。
主な欠点は、通常充電できないことです。
一度放電すると、交換する必要があります。
リチウムイオン電池の利点
リチウムイオン電池は、主に充電可能な点から人気があります。
充電式
1回の放電後に廃棄するのではなく、繰り返し使用できます。
高エネルギー密度
実用的なエネルギー量を蓄えられる一方で、重さやサイズが過度に大きくなることはありません。
高出力
多くのリチウムイオン電池は、高負荷な機器に十分な電流を供給できます。
柔軟なデザイン
円筒型セル、ポーチ型セル、角型（プリズム）セル、または用途に応じたカスタマイズ電池パックとして製造可能です。
このため、形状や電力要件が多様なOEM製品への採用に適しています。
Tcbestでは、プロジェクトの要件に応じて、セルに配線、コネクタ、保護回路基板（PCB）、筐体などを統合することも可能です。
デメリットは何ですか？
いずれの電池タイプにも制約があります。
一次リチウム電池は使い切りタイプであり、電池消費頻度が高い機器では、交換コストが比較的高くなる可能性があります。
リチウムイオン電池は再利用可能ですが、使用に伴い徐々に容量が低下します。
また、以下の要因に対しても比較的敏感です：
- 高温
- 過充電
- 深放電
- 短絡
- 物理的ダメージ
- 不適切な充電器
より大容量のリチウムイオン電池パックでは、高度な保護システムが必要になる場合もあります。
つまり、電池セルの選定と同様に、電池パックの設計も極めて重要です。
リチウム電池は安全ですか？
一次リチウム電池は、正しく使用すれば一般的に安全です。
最も重要なルールは、『充電不可』と明記された電池を絶対に充電しないことです。
一次リチウム電池を充電すると、以下のような事象が起こる可能性があります：
- 漏れ
- 過剰熱
- 内部圧力
- 破裂
- 炎
コイン型電池も、その小ささゆえに特に注意が必要です。
子どもから離れた場所に保管し、電池ボックスの蓋が確実に閉まっていることを確認してください。
緩んだ状態の電池は、鍵・硬貨・ネジ・工具などの金属製品からも離して保管してください。これらの物品との接触で短絡を引き起こすおそれがあります。
リチウムイオン電池は安全ですか？
リチウムイオン電池は、適切に使用すれば一般的に安全です。
ただし、重大な損傷や誤使用により、サーマルランアウェイ（熱暴走）が発生する可能性があります。
サーマルランアウェイとは、急速に自己加熱する反応で、ガスや煙、火災を引き起こすことがあります。
リスク要因には以下のようなものがあります：
- 過剰熱
- 過充電
- ショートサーキット
- 粉砕
- 穴を開ける
- 誤った充電
- セルの重大な欠陥
リスクを減らすために：
- ゴルフカートの電圧（例：48Vまたは72V）に合った正しい充電器を使用してください。
- 膨張や損傷を受けた電池は充電しないでください
- 高温 を 避ける
- 電池を刺したり、押しつぶしたりしないでください
- 異常に発熱した電池は、直ちに使用を中止してください
- 予備電池の端子は保護してください
- 製造元の説明書に従う
バッテリーパックの場合、適切なBMS（バッテリー管理システム）または保護回路を用いることで、過充電、過放電、過電流などの異常状態を監視できます。
環境にやさしいのはどちらの電池ですか？
両方の電池タイプには、環境への影響があります。
原材料の採掘、製造、輸送、使用、廃棄のすべての段階で資源が消費されます。
一次リチウム電池は、低消費電力用途では長期間使用できますが、使い捨てであることに変わりはありません。
リチウムイオン電池は繰り返し充電できるため、頻繁に使用される製品では消費される電池の総数を減らすことができます。
ただし、充電式電池も寿命が尽きた際には、適切なリサイクル処理が必要です。
より適した選択肢は、用途によって異なります。
数年間連続して動作する必要があるセンサーには、一次リチウム電池が適している場合があります。
毎日使用される機器には、通常、リチウムイオン電池が適しています。
いずれの場合も、使用済み電池は単に廃棄するのではなく、適切な回収・リサイクル施設へ持ち込む必要があります。
リチウム電池とリチウムイオン電池――どちらを選ぶべきか？
まず、ご使用になる機器の用途を確認しましょう。
以下の条件に該当する場合、一次リチウム電池をお選びください：
- 待機時間が長い
- 自己放電が少ない
- コンパクトサイズ
- ほとんどメンテナンスが不要
- 定期的な充電が不要
以下の条件に該当する場合、リチウムイオン電池をお選びください：
- 充電可能であること
- 頻繁に使用
- 高出力出力
- 軽量なエネルギー貯蔵
- カスタマイズ可能なバッテリーパックの選択肢
バッテリーを選定する前に、電圧、容量、放電電流、サイズ、使用温度範囲、充電方法、および想定寿命を検討してください。
OEM製品向けのバッテリー選定では、単に容量値を選ぶだけでは十分ではありません。
バッテリーは製品に適合し、必要な電力を十分に供給でき、充電器と互換性があり、適切なコネクタを備え、適切な保護機能を含む必要があります。
TCBESTでは、民生用電子機器、ドローン、スマートデバイス、産業機器、エネルギー貯蔵用途向けに、標準バッテリー製品およびカスタマイズ可能なリチウムイオン電池パックを提供しています。
まとめ
リチウム電池とリチウムイオン電池は名称が似ていますが、それぞれ異なる用途を想定して設計されています。
一次リチウム電池は通常、充電不可です。長期間の保存が可能で自己放電が少ない低消費電力機器に適しています。
リチウムイオン電池は充電可能で、スマートフォン、ノートパソコン、ドローン、電動工具、エネルギー貯蔵装置など、頻繁に使用される機器に適しています。
最適なバッテリーとは、単に容量やエネルギー密度が最も大きいものではありません。
実際の用途に最も適したバッテリーこそが、最適な選択です。
バッテリーを選定する際は、電圧、容量、電流、外形寸法、充電方式、使用環境、および想定寿命を考慮してください。
標準バッテリーおよびカスタマイズ可能な充電式バッテリーソリューションについて、Tcbestでは、さまざまなアプリケーション要件に応じたバッテリー選定およびバッテリーパックのカスタマイズ対応が可能です。
必ずメーカーの取扱説明書に従ってください。充電不可と表示されたバッテリーは絶対に充電しないでください。使用済みバッテリーは、適切な方法でリサイクルしてください。
リチウム電池とリチウムイオン電池は名称が似ていますが、重要な違いがあります。リチウム電池は使い切り型で充電できませんが、低消費電力機器に適しています。一方、リチウムイオン電池は充電可能で、スマートフォンやEV（電気自動車）など、頻繁に使用される機器向けです。用途や電力需要に応じて適切なタイプをお選びください。
