【リチウムイオン電池】LCOの理論容量の求め方について解説【全固体電池】

LCO 理論容量 コバルト酸リチウム


LCO(コバルト酸リチウム)の理論容量は274mAh/gです。
本稿ではこの理論容量の求め方について解説させていただきます。 

 

理論容量の求め方が1つでもわかれば、他の材料について適用できるようになります。ぜひ一緒に覚えましょう!

 

本稿では、

「正極LCOの理論容量の求め方がわからない」

「正極活物質の理論容量の計算方法について教えて欲しい」

という疑問にお答え致します。

 

 

重量あたりの理論容量の求め方

 

コバルト酸リチウム(LiCoO2、LCO)の重量あたりの理論容量の求め方について解説致します。

 

下記の①~④のステップを踏むことにより理論容量を求めることができます。

 

①正極材料(LCO)1molあたりの反応する電子数◯molを求める

 

最初に正極材料に1molに対して反応する電子を◯molを求めます。

 

コバルト酸リチウムはLiCoO2です。Co1個に対して、Li1個を取り出すことが可能です。すなわち、LiCoO2 1molあたり、電子(e-)1mol反応します。

 

②電子数に相当する電気量を計算する

 

次に電子数に相当する電気量を計算します。

1molあたりの電子は96500Cが動きます。

 

また、1C=1A・s=1A・h/3600という換算が可能です。

つまり、96500C = 96500A・h/3600 = 26.81Ah となります。

 

実際は、Liがすべて抜けてしまうと結晶構造を保てなくなり反応できなくなるので、実用上は0.45程度までしか反応させることはできません。

 

③正極材料(LCO)のモル質量の算出

 

次に正極材料のモル質量を求めます。あと少しです。

 

求め方は下記の原子量を参考にします。

 

原子量

  • Li 6.94g/mol
  • Co 58.39g/mol
  • O 16.00g/mol

 

計算結果は以下の通りです。

LiCoO2のモル質量は、6.96 + 58.39 +16×2 = 97.87 g/molです。 

 

④正極材料(LCO)の重量当たりの理論容量

 

いよいよ理論容量を求める最終計算です。

 

重量あたりの理論容量は以下の通りです。 

 

理論容量 = 26.81Ah × 1000 mAh/Ah ÷ 97.87g/mol ≒ 274mAh/g

 

LCOの理論容量は274mAh/gということがわかりました。

 

体積あたりの理論容量の求め方

 

コバルト酸リチウム(LiCoO2、LCO)の体積あたりの理論容量の求め方について解説致します。

 

これは密度を調べて、理論容量(重量あたり)を割り算するだけです。

 

①正極(LCO)の密度を調べる

 

コバルト酸リチウムの密度は4.92g/cm3です。

(※Materials Projectより)

 

②正極(LCO)の理論容量を密度を掛け算する

 

体積当たりの理論容量は以下の通りです。

理論容量 = 重量あたりの理論容量274mAh/g × 4.92g/cm3 = 1348.1 mAh/cm3

 

コバルト酸リチウムの体積あたりの理論容量は1348.1mAh/cm3となります。

 

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