乾電池やPCのバッテリーなど、日常生活で電池を使う機会は非常に多いです。電池は丈夫な外装で保護されているため、「どんな構造をしているのか知りたい」と思っても簡単には構造を明らかにできません。そんな電池の内部構造が、Nintendo SwitchやAirPodsのCTスキャン画像を公開してきたウェブサイト「scanofthemonth.com」で公開されていたのでまとめてみました。
Safely see inside Lithium-ion, LiPo, and alkaline batteries.
https://www.scanofthemonth.com/scans/batteries
上記のURLにアクセスすると、アルカリ乾電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー二次電池(LiPo)のCTスキャン画像を順番に確認できます。
アルカリ乾電池の円形の部分をスキャンした画像が以下。最も外側の外装缶には厚さ250マイクロメートルのスチール製の素材が使われており、その内側には二酸化マンガン(正極)、さらに内側には亜鉛(負極)が入っています。
横から見るとこんな感じ。中央の細長い棒は炭素棒です。
次に、スマートフォンや電気自動車のバッテリーとして用いられているリチウムイオン電池の内部構造をCTスキャンします。
円形の側からスキャンした画像が以下。外観はアルカリ乾電池にソックリでしたが、内部には同心円状の層が詰まっています。
横から見るとこんな感じ。ギッシリ詰まった層は「正極」「セパレータ」「負極」で構成されています。scanofthemonth.comによると、この層構造は非常に壊れやすく、層構造が壊れるとショートして爆発する危険があるとのこと。
最後は、リチウムイオンポリマー二次電池の内部構造を観察します。
リチウムイオンポリマー二次電池の端の方をCTスキャンすると、リチウムイオン電池と同様に「正極」「セパレータ」「負極」が層構造を形成していることが分かります。
角度を変えて観察すると、正極や負極の層がみっしり詰まっていることが分かります。それぞれの層の厚さは100～150マイクロメートルですが、それぞれの層は非常に揮発性の高い材料で構成されているため、たびたび膨張することで知られています。scanofthemonth.comはCTスキャンによって膨張の兆候を発見することで、電池の安全な管理に役立つとアピールしています。
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