[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

 

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。

 

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(LiCO3)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

The following two tabs change content below.
webmaster
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. 元素周期表:文科省の無料配布用、思わぬ人気 10万枚増刷、100…
  2. 化学かるた:元素編ー世界化学年をちなみ
  3. 日本発元素がついに周期表に!!「原子番号113番」の命名権が理研…
  4. 114番元素と116番元素の名称が間もなく決定!
  5. ヘリウム Helium -空気より軽い! 超伝導磁石の冷却材
  6. 172番元素までの周期表が提案される
  7. 【速報】新元素4つの名称が発表:日本発113番元素は「ニホニウム…
  8. 元素川柳コンテスト募集中!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. フリース転位 Fries Rearrangment
  2. 鉄系超伝導体の臨界温度が4倍に上昇
  3. シャンカー・バラスブラマニアン Shankar Balasubramanian
  4. 2017年10大化学ニュース
  5. スティーブン・ジマーマン Steven C. Zimmerman
  6. 第15回 有機合成化学者からNature誌編集者へ − Andrew Mitchinson博士
  7. 脱芳香化反応を利用したヒンクデンチンAの不斉全合成
  8. ERATO伊丹分子ナノカーボンプロジェクト始動!
  9. 典型元素触媒による水素を還元剤とする第一級アミンの還元的アルキル化
  10. 59年前製造の『ヒロポン』陳列

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

「銅触媒を用いた不斉ヒドロアミノ化反応の開発」-MIT Buchwald研より

「ケムステ海外研究記」の第25回目は、マサチューセッツ工科大学 (MIT)博士課程で研究をされている…

2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル保護基 Troc Protecting Group

概要2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル(2,2,2-trichloroethoxycarb…

二重可変領域抗体 Dual Variable Domain Immunoglobulin

抗体医薬はリウマチやガンなどの難治性疾患治療に有効であり、現在までに活発に開発が進められてきた。…

サイエンスイングリッシュキャンプin東京工科大学

産業のグローバル化が進み、エンジニアにも国際的なセンスや語学力が求められているなか、東京工科大学(東…

特定の場所の遺伝子を活性化できる新しい分子の開発

ついにスポットライトリサーチも150回。第150回目は理化学研究所 博士研究員の谷口 純一 (たにぐ…

出光・昭和シェル、統合を発表

石油元売り2位の出光興産と4位の昭和シェル石油は10日、2019年4月に経営統合すると正式に発表した…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP