「リチウムイオン二次電池」とは異なります。

CR2032 リチウム電池さまざまな寸法のコイン型リチウム電池

リチウム電池（リチウムでんち）は、負極に金属リチウムを使った化学電池である。
概要

リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池は、負極にリチウムイオンを吸蔵する炭素等を使った二次電池であるため、リチウム電池とは区別される。もっとも普及しているコイン型リチウム（CR系）一次電池は正極に二酸化マンガン、負極にリチウムを使用している。リチウム二次電池としては正極にマンガン複合酸化物、負極にリチウム・アルミニウム合金を使用するマンガンリチウム二次電池（ML系）が普及している。

近年は電気自動車の需要急増や燃料価格の上昇の結果、気候変動に敏感な消費者による購入が増えており[1]、2023年2月15日にの官民連携による組織リブリッジが公表したデータによると世界的な需要は2030年までに5倍以上に急増する見通しである[1]。

ここではリチウム一次電池について記す。
種類

リチウム電池は、正極の素材により次のような種類に分類できる。表中の「記号」とは、IEC 60086で定められた規格名称（CR2032など）の1文字目である。

リチウム電池の種類記号電池系正極電解液負極公称電圧
Bフッ化黒鉛リチウム電池フッ化黒鉛非水系有機電解液リチウム3.0
C二酸化マンガンリチウム電池二酸化マンガン非水系有機電解液リチウム3.0
E塩化チオニルリチウム電池塩化チオニル非水系有機電解液リチウム3.6
F硫化鉄リチウム電池硫化鉄非水系有機電解液リチウム1.5
G酸化銅リチウム電池酸化銅(II)非水系有機電解液リチウム1.5

最も広く使われているものは二酸化マンガンリチウム電池である。公称電圧は3ボルトと、円筒型乾電池（マンガン乾電池やアルカリ乾電池）のちょうど倍である。硫化鉄リチウム電池は公称電圧が円筒型乾電池と同じであるため、リチウム乾電池として単3形と単4形が製造されている。@media all and (max-width:720px){.mw-parser-output .mod-gallery{width:100%!important}}.mw-parser-output .mod-gallery{display:table}.mw-parser-output .mod-gallery-default{background:transparent;margin-top:.3em}.mw-parser-output .mod-gallery-center{margin-left:auto;margin-right:auto}.mw-parser-output .mod-gallery-left{float:left;margin-right:1em}.mw-parser-output .mod-gallery-right{float:right}.mw-parser-output .mod-gallery-none{float:none}.mw-parser-output .mod-gallery-collapsible{width:100%}.mw-parser-output .mod-gallery .title,.mw-parser-output .mod-gallery .main,.mw-parser-output .mod-gallery .footer{display:table-row}.mw-parser-output .mod-gallery .title>div{display:table-cell;text-align:center;font-weight:bold}.mw-parser-output .mod-gallery .main>div{display:table-cell}.mw-parser-output .mod-gallery .gallery{line-height:1.35em}.mw-parser-output .mod-gallery .footer>div{display:table-cell;text-align:right;font-size:80%;line-height:1em}.mw-parser-output .mod-gallery .title>div *,.mw-parser-output .mod-gallery .footer>div *{overflow:visible}.mw-parser-output .mod-gallery .gallerybox img{background:none!important}.mw-parser-output .mod-gallery .bordered-images .thumb img{outline:solid #eaecf0 1px;border:none}.mw-parser-output .mod-gallery .whitebg .thumb{background:#fff!important}

CR123A

CR-V3

原理CR2032の模式図

二酸化マンガンリチウム電池は、正極に二酸化マンガン、負極に金属リチウム、電解液には、有機溶媒にリチウム塩を溶解させたものを用いている。化学反応式は次の通り正極 : Mn IV O 2 + Li + + e − ⟶ Mn III O 2 ( Li + ) {\displaystyle {\ce {{Mn^{IV}O2}+{Li^{+}}+{\mathit {e}}^{-}->Mn^{III}O2(Li^{+})}}} 負極 : Li ⟶ Li + + e − {\displaystyle {\ce {Li->{Li^{+}}+{\mathit {e}}^{-}}}}

負極に使う金属リチウムは、反応性が極めて高いので、アルミニウム等との合金を用いる場合も多い。

金属リチウムは水と反応して水素を発生するため、電解液には有機溶媒が使われる。プロピレンカーボネートやγ-ブチロラクトン、ジメトキシエタン等が多く用いられる。また、電解質には、無機や有機の含フッ素化合物や過塩素酸のリチウム塩が用いられる。
化合物と1 kgあたりの理論容量[2]

化合物容量 (Ah)
LiAl790
LiZn371
Li3Bi350
Li3Cd604
Li4Si1919
Li4.4Pb496
Li4.4Sn790
Li0.17C(LiC6)340
Li3861
InO2747
SiO1200
SnO786
SnO2993
SnSO4555
ZnO515
Li3FeN2260
Li2.6Co0.4N760
Li2.6Cu0.4N650

代表的な有機溶媒[2]


エーテル系

テトラヒドロフラン、ジオキソラン、2-メチルテトラヒドロフラン、4-メチルジオキソラン、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン


カルボン酸エステル系

γ-ブチロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル


炭酸エステル系

炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル


ほか

アセトニトリル、スルホラン、3-メチルスルホラン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド


特徴

高電圧が得られる

マンガン乾電池の約10倍と電力容量が大きい

（未使用期間を含めた）長寿命

軽い

放電末期まで電圧降下が少ない

低温でも使用可能

小型のものは大電流放電に向かない

リチウムは金属で最大のイオン化傾向を持つため、これを負極として用いると正極との電位差が得られて高い出力電圧となる。また、リチウムは最も軽い金属であるため、重量当りの電力容量も大きくなる。自己放電が少なく寿命が長い。10年経過しても90%の容量を維持する。有機溶媒に水よりも融点の低い溶媒を選んで用いるため、-40℃から85℃までの低温／高温環境でも使用可能である。有機溶媒の採用によってイオンの移動度が低下し大電流の放電には向かないが、粘性が高いために液漏れは起こしにくい。このような特性から近年は非常用や軍用の電源に使用されている。
外形と用途

コイン型 (ボタン型、半導体メモリのバックアップ用途など、80 ? 90年代のROMカートリッジ形式のゲームソフトで特に多く使われた。)

コイン型に端子を付けたもの (機器内蔵用)


円筒形 (単1形 ? 単5形と同形状のものが存在するが電圧は異なることが多い)

円筒形を複数個並べた形状のもの (カメラ用リチウム電池など)

円筒形で負極にピンを付けたもの (電気浮き用)

円筒形で端子をつけたもの (機器内蔵用)


ペーパー形 (厚さ1 mm以下の紙のように薄いリチウム電池。カード型電子デバイスやポラロイドカメラのフィルムカートリッジ内などに組み込まれる)