リチウムイオン電池と
リチウムポリマー電池は、
どちらも繰り返し充電して使える電池です。
スマートフォンやノートパソコン、
モバイルバッテリーなど、
身近な機器にも広く使われています。
名前が違うため、
まったく別の電池に見えますが、
基本的な充電や放電の仕組みはよく似ています。
大きく違うのは、
電池の中の作りや、外側のケースの作りです。
一般にリチウムイオン電池には、
硬い金属ケースに入ったものがあります。
リチウムポリマー電池には、
薄い袋状の外装に入ったものが多く、
薄型やさまざまな形にしやすい特徴があります。
この違いによって、
向いている機器や使われ方にも違いがあります。
ただ、どちらもリチウム系の充電池だからといって、
自由に入れ替えて使えるわけではありません。
機器に合った電圧や充電方法、
電池の種類を確認する必要があります。
この記事では、
リチウムイオン電池とリチウムポリマー電池の違いを、
分かりやすく説明します。
主な違いは電解質の状態と外装の作り
リチウムイオン電池と
リチウムポリマー電池は、
どちらもリチウムイオンが移動して充放電します。
まったく別の仕組みで動く
2種類の電池ではありません。
違いがあるのは、主に次の部分です。
- リチウムイオンが移動する電解質
- 電池の外側を覆うケース
- 薄さや重さ、外からの力に対する強さ
一般的なリチウムイオン電池は液体の電解質を使う
一般的にリチウムイオン電池と呼ばれる製品には、
液体の電解質を使うものが多くあります。
電解質とは、
リチウムイオンが電池の中を移動するために
必要な物質です。
液体の電解質は、
電池の中にある電極や、
細かな穴の開いたシートに染み込ませて使います。
水をスポンジに染み込ませたような状態です。
液体は流れるため、
電池の外へ漏れないように
密閉する必要があります。
円筒形や角形の電池では、
硬い金属ケースがよく使われています。
金属ケースには、
- 外からの衝撃を防ぎやすい
- 電池内部を密閉しやすい
- 内部からかかる圧力に耐えやすい
という特徴があります。
円筒形のリチウムイオン電池は、
電動工具や電動自転車、
コードレス掃除機などにも使われています。
リチウムイオン電池という名前は、
電池の中をリチウムイオンが移動して
充電と放電を行うことから付いています。
リチウムポリマー電池は電解質をゲル状に保持する
リチウムポリマー電池も、
リチウムイオンが移動して充放電します。
一般的なリチウムイオン電池との違いは、
電解質の持たせ方です。
リチウムポリマー電池では、
電解質をポリマーと呼ばれる材料の中に保持します。
液体成分をポリマーの細かな網目に抱え込み、
ゼリーのように流れにくくした状態です。
このような電解質は、
ゲルポリマー電解質と呼ばれます。
電解質が流れにくいため、
薄いラミネートフィルムを使った
袋状の外装と組み合わせられることが多くあります。
この袋状の外装を、
パウチといいます。
パウチは硬い金属ケースより薄く、
軽く作ることができます。
- 薄型にしやすい
- 四角く平らな形にしやすい
- 機器に合わせて大きさを変えやすい
といった特徴があります。
スマートフォンやタブレット、
薄型のモバイル機器などでは、
この作りを生かした電池が多く使われています。
リチウムポリマー電池という名前は、
リチウムイオンが移動する仕組みに加えて、
電解質をポリマー材料に保持していることを表しています。
液体かゲル状かで電池の特徴が変わる
一般的な製品を比べると、
次のような違いがあります。
- リチウムイオン電池
液体の電解質を使うものが多く、
円筒形や角形の金属ケースと組み合わせられることが多い - リチウムポリマー電池
電解質をゲル状のポリマーに保持し、
薄いパウチ外装と組み合わせられることが多い
液体の電解質を使った電池にも、
袋状のパウチ外装を使ったものがあります。
そのため、
金属ケースか袋状かという違いだけで、
2つの電池を分けているわけではありません。
内部の主な違いは、
電解質が液体の状態で使われるか、
ゲル状のポリマーに保持されているかです。
スマートフォンなどの薄い充電池が
リチウムポリマー電池と呼ばれることが多いのは、
単に袋状の外装に入っているからではありません。
ゲル状のポリマー電解質と
薄いパウチ外装を組み合わせることで、
薄く軽い電池を作りやすいためです。
リチウムポリマー電池の方が高性能とは限らない
リチウムポリマー電池という名前だけで、
リチウムイオン電池より高性能とは判断できません。
電池の性能は、
内部の材料や大きさ、設計によって変わります。
同じ種類の電池でも、
製品によって容量や出力、寿命は異なります。
確認したい性能に合わせて、
仕様表の数値を見る必要があります。
使用時間はmAhやWhで比べる
電池の使用時間を比べるときは、
mAhやWhを確認します。
- mAh：電池が持つ電気量
- Wh：電圧を含めた電力量
同じ電圧の電池なら、
mAhが大きいほど
蓄えられる電気量も多くなります。
電圧が違う電池を比べる場合は、
Whを確認します。
同じ機器・同じ使用条件で比べるなら、
電池の種類にかかわらず、
容量が大きい方が長く使えます。
反対に、
一般的なリチウムイオン電池でも、
mAhやWhが大きければ長く使えます。
電池の名前ではなく、
表示されている容量で比べることが大切です。
出力は容量とは別に確認する
容量が大きい電池でも、
大きな電流を取り出せるとは限りません。
どれだけ大きな電流を流せるかは、
最大放電電流やCレートなどで確認します。
Cレートは、
電池の容量に対して
どれくらいの速さで充放電できるかを表す数値です。
大きな電力を使う機器では、
容量だけでなく、
必要な電流を出せるかも確認します。
- 使用時間を見る：mAh・Wh
- 取り出せる電流を見る：最大放電電流・Cレート
- 充電の条件を見る：充電電圧・充電電流
容量が大きいことと、
出力が高いことは同じではありません。
リチウムイオン電池と
リチウムポリマー電池の性能を比べるときは、
名称ではなく、用途に必要な仕様を確認します。
製品ではどのように表示されるのか
電池の種類は、
バッテリー本体や製品の仕様表に表示されています。
リチウムイオン電池では、
- Li-ion
- Lithium-ion Battery
- リチウムイオン電池
などと書かれます。
リチウムポリマー電池では、
- Li-Po
- Li-Polymer
- Lithium Polymer Battery
- Lithium-ion Polymer Battery
- リチウムポリマー電池
- リチウムイオンポリマー電池
などの表示があります。
「Lithium-ion Polymer Battery」と書かれるのは、
リチウムポリマー電池も
リチウムイオンが移動して充放電する電池だからです。
製品によっては、
薄い袋状の電池でも
「Lithium-ion Battery」とだけ書かれていることがあります。
リチウムイオン電池という名前が、
リチウムイオンを使う充電池全体を表す
広い呼び方として使われるためです。
一方、
「Li-Po」や「Lithium-ion Polymer」と書かれていれば、
電解質にポリマーを使った電池であることが分かります。
Li-ionは充放電の仕組みを表す広い名前で、
Li-Poはその中でも
ポリマーを使った作りを示す名前です。
まとめ
リチウムイオン電池と
リチウムポリマー電池は、
どちらも繰り返し充電して使える電池です。
電池の中では、
リチウムイオンが移動することで
電気を蓄えたり、取り出したりしています。
一般的なリチウムイオン電池では、
液体の電解質が多く使われています。
一般的なリチウムポリマー電池では、
電解質をゲル状のポリマー材料に保持しています。
この作りの違いから、
リチウムポリマー電池は
薄いパウチ外装と組み合わせやすく、
スマートフォンなどの薄型機器に多く使われます。
リチウムポリマー電池だからといって、
容量や出力が高いとは限りません。
2つの違いは性能の優劣ではなく、
主に電解質の状態や外装の作りです。