[スポンサーリンク]

元素

リチウム Lithium -リチウム電池から医薬品まで

[スポンサーリンク]

 

いま最も多く使われているリチウムイオン電池の主成分であるリチウム。みなさんが持っている携帯電話やパソコンなど、様々な電子機器のバッテリーとして使われています。

 

リチウムの基本物性データ

分類 アルカリ金属、レアメタル
原子番号・原子量 3 (6.941)
電子配置 2s1
密度 534kg/m3
融点 180.54℃
沸点 1347℃
硬度 0.6
色・形状 銀白色・固体
存在度 地球 13ppm、宇宙57.1
クラーク数 0.006%
発見者 ヨアン・オーガスト・アルフェドソン(1817年)
主な同位体  6Li (7.59%), 7Li (92.41%)
用途例 軽量合金(Li-M)、うつ病治療薬(LiCO3)、リチウム電池、リチウムイオン電池(LiPF6)、宇宙船内部の空気浄化(LiOH)、ガラスの融点降下剤(Li)
前後の元素 ヘリウムリチウムベリリウム

最も軽い金属である元素

リチウムは1817年にスウェーデンのアルフェドソンにより、ペタル石の中から発見されました。

鉱物界に広く存在する元素であるという意味で、ギリシャ語のlithos(石という意味)にちなんで命名されました。

銀白色で軟らかいリチウムは、一番軽いアルカリ金属元素であり、すべての金属の中で最も軽い元素です。

リチウム単体

リチウム単体

存在量は、地球上ではナトリウムの500分の1程度であり、宇宙でもケイ素の約1000分の1しかない貴重な金属です。特に日本国内にはリチウム資源がないことから、安定供給に不安があります。しかし、海水には0.17ppmのリチウムが含まれており、海水からのリチウム採取が研究されています。

 

ヨアン・オーガスト・アルフェドソン

Johan August Arfwedson

Johan August Arfwedson

1792-1841年。スウェーデンの化学者。リチウム・アルミニウムケイ酸塩であるペダル石からリチウムを新元素として発見した。当時彼は、フランスの著名な化学者ベルトレのもとで働いていた若い研究者であった。

 

軽い合金であるリチウム合金

リチウムは単体では非常に軟らかく、密度も水の半分程度しかありません。そのため、リチウム自体は金属材料として優れているはずなのですが、実際には金属材料として使うことができません。単体では水と激しく反応しますし、空気中でも窒素と反応して窒化リチウムになり、真っ黒に変色するからです。

 

Lithium_element

油の中で浮くリチウム(出典:wikipedia)

物質 密度(単位: g/cm3 = 103kg/m3
リチウム 0.53
1.00
マグネシウム 1.75
アルミニウム 2.70
19.3

表:リチウムといろいろなものの密度

しかし、別の金属に少量添加し、合金とすることで、リチウムのよい性質を活かすことができます。例えば、アルミニウムに数%添加したアルミニウムーリチウム合金は、非常に軽く肩痛め航空機材として使われています(1%のリチウムを添加するたびに剛性は約6%上昇し、密度は約3%低下する)。

また、アルミニウムよりも軽い金属マグネシウムにリチウムを添加した、マグネシウム―リチウム合金も非常に軽く強い素材と古くから知られています。最近までその加工の困難さによりあまり利用されていませんでした。しかし、2013年NECはノートパソコンに本合金を用いることにより、当時世界最軽量のパソコンの開発に成功しています。

NECのノートパソコン「LaVie(ラヴィ)Z」画面が13.3インチで重さが875gしかない。

NECのノートパソコン「LaVie(ラヴィ)Z」画面が13.3インチで重さが875gしかない。

 

モバイル製品に欠かせないリチウムイオン電池

テクノロジーの発達によって、電子機器は小さく、持ち運びしやくすなる一方です。電池もこれに対応して、軽くて大容量のものが求められて来ました。

大容量で軽量な電池として例えば、カメラの電池などに使われているリチウム電池が知られていました。これを二次電池*にしようと試みましたが、金属リチウムを使っていたため発火事故が相次ぎ、断念しました。

しかし、1991年に初めて実用化された二次電池であるリチウムイオン電池は、これを克服しました。旭化成の吉野彰氏よって開発され、ソニーの西美緒氏らによって実用化された新しい電池です。

リチウムイオン電池は金属リチウムそのものを使っているわけではなく、リチウムイオンが正極と負極の間を移動する電池です。ニッカド(Ni–Cd)電池やニッケル水素(Ni–H)電池などに比べても軽量で大容量であり、さらに安全性も高く、現在ほとんどの携帯電話やノートパソコンに用いられて、モバイル製品に欠かせない電池であるといえます。

 

二次電池の他に質量辺りの容量比較(出典:ラピスセミコンダクタ 半導体)

二次電池の他に質量辺りの容量比較(出典:ラピスセミコンダクタ 半導体)

 

リチウムイオン二次電池のしくみ(出典:MONOist(モノイスト))

リチウムイオン二次電池のしくみ(出典:MONOist(モノイスト))

 

一方で、2006年にリチウムイオン電池の発火事故*が相次ぎ、日本が世界シェアの7割を誇るリチウムイオン電池の安全性の基準が見直されています。2007年以降も年に1-2度程度の事故によるリコール等が発生しており、このことが欠かせない技術であるにも関わらず、ノーベル賞を取れない原因であるとも噂されています。

[amazonjs asin=”B013HYGSRO” locale=”JP” title=”UltraFire 充電池 14500 Li-ionリチウムイオン充電池 3.7V 1200mAh リチウム充電式電池+ 充電器(セット)”]

 

薬にリチウムが入っている?

リチウムの用途は、電池や合金の材料としてだけではありません。実は、薬にも使われているのです。特に炭酸リチウム(Li2CO3)は、躁うつ病に有効な治療薬です。作用機序についてはまだ解明されていませんが、細胞内情報伝達物質(イノシトール−3ーリン酸)の量を上昇させる自発運動抑制作用などが明らかにされています。

炭酸リチウム(出典:田辺三菱製薬)

炭酸リチウム(出典:田辺三菱製薬)

リチウムに関するケムステ関連記事

 

関連動画

  • 金属リチウムを水と反応させてみた

 

 

関連書籍

[amazonjs asin=”4781309089″ locale=”JP” title=”リチウムイオン電池 この15年と未来技術 《普及版》 (エレクトロニクス)”][amazonjs asin=”4904774019″ locale=”JP” title=”次世代自動車用 リチウムイオン電池の設計法 (設計技術シリーズ)”]
Avatar photo

webmaster

投稿者の記事一覧

Chem-Station代表。早稲田大学理工学術院教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。

関連記事

  1. 112番元素にコペルニクスに因んだ名前を提案
  2. 希少金属
  3. NHKアニメ『エレメントハンター』 2009年7月スタート!
  4. えれめんトランプをやってみた
  5. 周期表の歴史を振り返る【周期表生誕 150 周年特別企画】
  6. 化学反応を起こせる?インタラクティブな元素周期表
  7. 交響曲第6番「炭素物語」
  8. 112番元素が正式に周期表の仲間入り

注目情報

ピックアップ記事

  1. ゼロから始める!量子化学計算~遷移状態を求める~
  2. 「自然冷媒」に爆発・炎上の恐れ
  3. 試験概要:甲種危険物取扱者
  4. 先制医療 -実現のための医学研究-
  5. マイクロ波プロセスの工業化 〜環境/化学・ヘルスケア・電材領域での展開と効果〜(1)
  6. ルテニウム触媒によるC-C結合活性化を介した水素移動付加環化型カップリング
  7. 2009年10月人気化学書籍ランキング
  8. 化学者の単語登録テクニック
  9. アトムエコノミー Atom Economy
  10. 第18回ケムステVシンポ『”やわらか電子材料” 有機半導体の世界』を開催します!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2016年2月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
29  

注目情報

最新記事

植物由来アルカロイドライブラリーから新たな不斉有機触媒の発見

第632回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院医学薬学府(中分子化学研究室)博士課程後期3年の…

MEDCHEM NEWS 33-4 号「創薬人育成事業の活動報告」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、新たにオープン…

第49回ケムステVシンポ「触媒との掛け算で拡張・多様化する化学」を開催します!

第49回ケムステVシンポの会告を致します。2年前(32回)・昨年(41回)に引き続き、今年も…

【日産化学】新卒採用情報(2026卒)

―研究で未来を創る。こんな世界にしたいと理想の姿を描き、実現のために必要なものをうみだす。…

硫黄と別れてもリンカーが束縛する!曲がったπ共役分子の構築

紫外光による脱硫反応を利用することで、本来は平面であるはずのペリレンビスイミド骨格を歪ませることに成…

有機合成化学協会誌2024年11月号:英文特集号

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2024年11月号がオンライン公開されています。…

小型でも妥協なし!幅広い化合物をサチレーションフリーのELSDで検出

UV吸収のない化合物を精製する際、一定量でフラクションをすべて収集し、TLCで呈色試…

第48回ケムステVシンポ「ペプチド創薬のフロントランナーズ」を開催します!

いよいよ本年もあと僅かとなって参りましたが、皆様いかがお過ごしでしょうか。冬…

3つのラジカルを自由自在!アルケンのアリール–アルキル化反応

アルケンの位置選択的なアリール–アルキル化反応が報告された。ラジカルソーティングを用いた三種類のラジ…

【日産化学 26卒/Zoomウェビナー配信!】START your ChemiSTORY あなたの化学をさがす 研究職限定 キャリアマッチングLIVE

3日間で10領域の研究職社員がプレゼンテーション!日産化学の全研究領域を公開する、研…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP