リチウムイオン電池

一昔前は、電池というと、マンガン乾電池やアルカリ乾電池など一次電池のことを言っていました。
最近では、携帯電話の充電池など二次電池が主流となっております。
特に、リチウムイオン電池はよく耳にしますね。

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ということは、入試でもリチウム電池の問題が出てくることが多くなると思われます。
よって、リチウムイオン電池のことを簡単に理解しましょう。

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• 特徴：小さくて軽くパワーがある。
• 短所：衝撃により爆発する恐れ。
• 使い道：人工衛星、航空機、電気自動車、ノートパソコン、携帯電話など。

中学生はここまで把握していれば良いでしょう。
以下は高校生以上。

充電時の反応式
正極反応式　：　Ｌｉ（１－ｘ）ＣｏＯ_２　＋　ｘＬｉ＋　＋　ｘｅ－　→　ＬｉＣｏＯ_２　（ 0 < x < 1 ）
負極反応式　：　ＣＬｉｘ　→　Ｃ　＋　ｘＬｉ＋　＋　ｘｅ－
全体反応式　：　Ｌｉ（１－ｘ）ＣｏＯ_２　＋　ＣＬｉｘ　⇔　ＬｉＣｏＯ_２　＋　Ｃ

よって、充電や放電の時は、Liイオンが正極、負極を行ったり来たりします。
Liイオンがxモル移動したら、xクーロンの電気が流れると理解したら良いでしょう。

ここで、応用問題です。
2014年　名古屋大学　化学

物質量：Ｏ_２=16、Li=6.9
ファラデー定数：F=9.65 x 10⁴ c/mol　

電池の基本問題ですね。
解）　流れた電気量とファラデー定数から流れた電子のモルを求めます。
1.93 x 10⁵ / 9.65 x 10⁴ = 2.0
これは消費されたLiのモルになるので、
2.0 x 6.9 = 13.8
これは消費されるので答えは、
A -1.4 x 10

ちなみに、設問1、2では、ＬｉＣｏＯ_２結晶構造と単位格子の密度を問うています。
塩化ナトリウムの結晶構造と同じなので、調べておきましょう。