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高耐熱リチウムイオンキャパシタ

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リチウムイオンキャパシタとは
キャパシタとは?

キャパシタとは、二次電池に分類される蓄電デバイスです。
使用する材料などに応じて、様々な種類のキャパシタが開発されていますが、容量が大きいタイプでは、一般的に「電気二重層キャパシタ(EDLC)」・「リチウムイオンキャパシタ」の2種類があります。

キャパシタとは? 出力密度 エネルギー密度 表

各種蓄電デバイスの出力密度・エネルギー密度の比較

キャパシタの特長

キャパシタの特長は電気の出入り(放電・充電)が非常に速い点です。
よく知られている蓄電デバイス(リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池等)と比較すると、エネルギー密度では劣りますが、出力密度が優れており、繰り返し充放電による性能劣化が少なく、寿命が長いなどの特長があります。

性能比較表
  •   リチウムイオン
    二次電池
    電気二重層
    キャパシタ
    (EDLC)
    リチウムイオン
    キャパシタ
    (従来)
    エネルギー密度
    出力密度

    寿命
    (充放電回数)
    動作温度範囲(℃) -20〜60 -40〜70 -30〜70
    動作電圧(V) 〜4.3 0〜2.7 2.2〜3.8
  • リチウムイオン
    キャパシタ
    (ジェイテクト)
    〇⇒◎
    (高耐熱効果)
    〇⇒◎
    (高耐熱効果)
    -40〜85
    2.2〜3.8
ジェイテクトのキャパシタは、動作温度範囲の向上により出力密度と寿命が大幅に向上しました。
その秘密は・・・
リチウムイオンキャパシタの原理・構造

リチウムイオンキャパシタは、電気二重層キャパシタ(EDLC)の正極(プラス極)とリチウムイオン二次電池の負極(マイナス極)を合わせもったキャパシタです。
これにより一般的なキャパシタより高いエネルギー密度、そして一般的なリチウムイオン二次電池よりも高い安全を実現しています。

  •   リチウムイオン
    二次電池
    電気二重層
    キャパシタ
    (EDLC)
    リチウムイオン
    キャパシタ
    (従来)
    内部構造
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    充放電
    メカニズム
    物理反応/
    化学反応
    正:リチウム
    化学反応

    負:リチウム
    挿⼊/離脱
    正:電解質イオン
    吸着/脱着

    負:電解質イオン
    吸着/脱着
    正:電解質イオン
    吸着/脱着

    負:リチウム
    挿⼊/離脱
    特長 エネルギ
    ー密度(Wh/L)
    200〜400 3〜6 10〜20
    出力密度(W/kg) 500〜2,000 1,000〜4,500 1,000〜3,500
    サイクル
    寿命(cyc.)
    1,000〜3,000 10万以上 10万以上
    使用温度範囲(℃) -20〜60 -30〜70 -30〜60
  • リチウムイオン
    キャパシタ
    (ジェイテクト)

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    正:電解質イオン
    吸着/脱着

    負:リチウム
    挿⼊/離脱
    13
    7,000
    100万以上
    -40〜85

キャパシタにはラミネートタイプと缶タイプがあり、ジェイテクトではラミネートタイプ(下図)を採用しています。

リチウムイオンキャパシタの製造方法

リチウムイオンキャパシタはリチウムイオン二次電池と概ね同じ工程で製造されます。

一般的なリチウムイオンキャパシタの製造方法

電気の用語解説
電流(A) 1秒間に電子の流れる量
電圧(V) 二点間の電位の差
電力(W) 1秒間に出力可能な電気エネルギー量
電力量(Wh) 総電気エネルギー量
内部抵抗(mΩ) 蓄電デバイスの持つ抵抗
Cレート(C) 電力の出力のしやすさを表す値
ジュール発熱(J) 導体に電流を流した際に発生する熱
一次電池 放電のみできる電池(充電不可)
二次電池 充放電可能な電池(繰り返し使用可能)
フロート充電 一定電圧で充電する方法
出力密度(W/L,W/kg) 体積or質量あたりの電力
エネルギー密度(Wh/L ,Wh/kg) 体積or質量あたりの電力量
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