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電験２種過去問【2020年機械 問4】

2022年8月2日

【電気化学】リチウムイオン二次電池《空所問題》

　次の文章は、リチウムイオン二次電池に関する記述である。文中の\fbox{空所欄}に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。
　リチウムイオン二次電池は軽量、コンパクトであることからモバイル機器から電気自動車まで広く用いられている。この電池は、公称電圧が約\fbox{（１）}の高性能電池である。正極にはコバルト酸リチウムなどのリチウム\fbox{（２）}酸化物、負極にはカーボン、電解質には高い電圧でも分解しない有機物系の材料を用いる。放電時には、正極の活物質が\fbox{（３）}して電解質中のリチウムイオンが取り込まれ、同時に負極のカーボンにインターカレーションしているリチウムイオンが放出される。大きな出力が必要な場合、通常より大電流放電されるが、この時のセル電圧は公称電圧\fbox{（４）}。電池は応用システムの電流や電圧の要求に従って直並列に接続した電池システムとして用いられる。ある電池の重量エネルギー密度が175W・h/kgであり、平均電圧3.5Vで500ｍAでの放電を10ｈ行えるとすると、この電池の重量は約\fbox{（５）}となる。

［問４の解答群］

\small{\begin{array}{ccc} (ｲ)&貴金属&(ﾛ)&1.2V&(ﾊ)&1.5V\\ (ﾆ)&酸化&(ﾎ)&還元&(ﾍ)&中和\\ (ﾄ)&50ｇ&(ﾁ)&軽金属&(ﾘ)&3.7Ｖ\\ (ﾇ)&遷移金属&(ﾙ)&と等しい&(ｦ)&より高い\\ (ﾜ)&150ｇ&(ｶ)&より低い&(ﾖ)&100ｇ\\ \end{array}}

解答と解説はこちら

解答

\small{\begin{array}{cc} \hline(1)&(ﾘ)&3.7Ｖ\\ \hline(2)&(ﾇ)&遷移金属\\ \hline(3)&(ﾎ)&還元\\ \hline(4)&(ｶ)&より低い\\ \hline(5)&(ﾖ)&100ｇ\\ \hline\end{array}}

解説

　リチウムイオン二次電池は軽量、コンパクトであることからモバイル機器から電気自動車まで広く用いられている。この電池は、公称電圧が約\fbox{(ﾘ)3.7Ｖ}の高性能電池である。正極にはコバルト酸リチウムなどのリチウム\fbox{(ﾇ)遷移金属}酸化物、負極にはカーボン、電解質には高い電圧でも分解しない有機物系の材料を用いる。放電時には、正極の活物質が\fbox{(ﾎ)還元}して電解質中のリチウムイオンが取り込まれ、同時に負極のカーボンにインターカレーションしているリチウムイオンが放出される。大きな出力が必要な場合、通常より大電流放電されるが、この時のセル電圧は公称電圧\fbox{(ｶ)より低い}。電池は応用システムの電流や電圧の要求に従って直並列に接続した電池システムとして用いられる。ある電池の重量エネルギー密度が175W・h/kgであり、平均電圧3.5Vで500ｍAでの放電を10ｈ行えるとすると、この電池の重量は

\displaystyle\frac{3.5\times500\times10^{-3}\times10}{175}=0.1[kg]

約\fbox{(ﾖ)100ｇ}となる。

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Posted by ちゅん