リチウム電池の特性

リチウム電池のメリット--------------------------


上記の表は下記の2点を表しています。

■ディープサイクルバッテリーと鉛ディープサイクルの放電テストの結果

■リチウムディープサイクルバッテリーの充放電サイクル表

 

リチウム電池の蓄電力と長い充放電サイクルが確認できると思います。


リチウム電池のデメリット

  1. 電解液と反応して燃焼する為、電解液等の水を使用できず、冷やすことができない。過充電にはとても気をつけなければならない。
  2. 過放電により電池が損傷を受ける。
  3. 大電流の充放電に向かない。
  4. 気温の低下(5℃以下)によるリチウム電池不活性時に電圧低下を起こす

リチウム電池の種類の選択

  • スターターバッテリー

弊社スターターバッテリーに選択している正極材はLiFePO4というリチウム酸化物ですが、リン酸鉄系といわれるものです。他のリチウム酸化物と比べると、エネルギー密度が低くなりますが、熱安定性に優れていて、構造が崩壊しにくく安全性が高い材料と言えます。

車などのスターターバッテリーは、オルタネーターの状態によって左右されます。それを考慮して安全性の高いLiFePO4を選択しています。

  • ディープサイクルバッテリー

弊社ディープサイクルバッテリーに選択しているリチウム電池は、スターターバッテリーに採用している電池よりもエネルギー密度の高い電池を採用しています。


リチウムバッテリーを使用する際の注意点!!

スターターバッテリーの場合

自動車やバイクの場合、通常のケースは車両の充電システムを介して、バッテリーに充電されます。よってバッテリーコンディションと共に、車両の充電システムのコンディションの確認も重要となってきます。

 

充電システムのコンディションとは、簡単に言いますと車両の充電システムに異常が無く、バッテリーに発電した電気を貯めることが出来ているか!?という事です。

通常の鉛バッテリーは12.8V以上の電圧が必要になります。リチウムバッテリーは、13.5V以上の電圧が必要です。この必要電圧をバッテリーに供給する事が重要です。

 

車両側の必要電圧供給に不備がある理由について下記のことが考えられます。

●車両側の発電機(オルタネーター)の故障

●電装品装着により使用電力の増加

●車両側発電システムのアース不良  等

 

また昨今、自動車製造メーカーは省燃費車両を目指す上で、充電システムに変化を加え、充電ステムでもあるオルタネーター(発電機)の働き極力抑え、省燃費を次元しています。

そのシステムにより充電電圧が下がり、バッテリーに充電されにくくなりました。そこでバッテリーに電気を貯めるため、ブレーキや減速によって作られる運動エネルギーを貯めるシステムが開発されました。それを回生ブレーキシステムと言います。この回生システムは、極力車両側の発電機を使用せず、バッテリーから電力を取り出し、バッテリーの電力不足を補うために、急激に運動エネルギーをバッテリーに取り込むというバッテリーにはとても厳しいシステムとなっています。

この回生システムを使用する車が増えてきて、バッテリーに対する負荷は上がり、バッテリーの寿命が早くなっています。

 

また、バッテリーには過充電もよくありません。

鉛バッテリーでは、14.4Vぐらいでガスが発生してしまいます。

また、リチウムバッテリーでは14.6V以上で電池がダメージを受ける事が考えられます。

 

スターターバッテリーというバッテリーには、高い性能が求められてきています。

●過放電時の対処方法

使用されているリチウムバッテリーが、過放電状態(12V以下となりエンジン始動できない状態)になった時は、無理やりクランキングさせないでください。

9V以上の電圧の場合は、リチウム用充電器でバッテリー充電してください。

9V以下の場合は、低電流リチウム専用充電器で充電するか、ご相談ください。

●低温度での不活性状態での電圧低下について(リチウム電池の不活性対策)

リチウム電池の特性で5度以下の場合に、電池の電圧が下がってしまう現象がございます。

 

外気温が5度以下の場合は、直ぐにクランキングをさせないで、イグニッションをONにしてライト点灯等で、エンジンを始動してない状態で3分ほどお待ちください。電圧が上がってきますので、それからエンジン始動して下さい。


EVOTECグリーンラインの特徴 過放電保護機能付き 他

EVOTECグリーンラインのバッテリーのEV-1260とEV-12100については、リチウムバッテリーのデメリット対策が施されています。

  1. 過放電保護機能付き                              BMSに過放電感知システムを搭載してあります。10V付近で自動的にバッテリーを遮断し、過放電を防ぎます。


ディープサイクルバッテリーの場合

リチウムディープサイクルバッテリーの場合は、リチウムのデメリットを知ることが大切です。

もちろん過充電・過放電は厳禁です。それに加えて、大電流の放電には向いていない事が挙げられます。

 

最初のリチウム電池の充放電サイクルの表は、1C放電(1C=公称容量値を定放電させて1時間で終了となる電流値)のサイクル表です。

例えば、弊社リチウムバッテリー SE-12750は、75Ahです。1C放電は75Aとなります。

弊社の場合、長い充放電サイクルを目標とするために、あえて70Aの放電電流値を感知した場合に、ブレーカーが作動するように作られています。

 

 

弊社のリチウムディープサイクルバッテリーの安全対策

大電流放電を防ぐために、70A以上の電流値を察知した場合ブレーカーが作動します。

放電し電圧が8.4V付近に達した時、電池の損傷を防ぐ為、ブレーカーが作動します。

急激なセル温度上昇で、電池が65℃以上を感知した場合は、ブレーカーが作動します。


電池の寿命にかかわる放電深度

左図は1年間使用したSE12750のバッテリーを診断機で診断したグラフです。

容量を測定した内容ですが、75Ahのバッテリーを2個直列に接続して、24Vエレキモーターに使用した内の1個のバッテリーを測定したものです。

内部抵抗値の急激な増加等も見られず、容量の落ち込みも見られない、元気な状態で維持されています。

 

その要因は、こまめな専用充電器での充電であります。

1回の釣行でのエレキモーターの電力使用量では、少なく見積もっても50%ぐらいは消費されるでしょう。

これを充電もせずに再度使用すると、2回目はほとんど電気が残らない100%使用状態となってしまいます。

これは、大きな負担を電池にかけてしまう状態となります。

 

ディープサイクルバッテリーで数多く使用されている鉛バッテリーですが、100%の放電させて使用する場合と、50%での放電で使用す場合のサイクルは50%の放電を繰り返して使用する方が、3倍長持ちすると言われています。

 

リチウムバッテリーも放電深度が深ければ深いほど、電池に負担をかけます。

 

こまめな充電がサイクルを伸ばしてくれることになるでしょう。



リチウム電池の極材の違いと使用用途の選択

リチウムバッテリーに組み込まれている電池は、リチウム電池と言っても全て一緒のスペックではありません。

高電圧のものから、高容量や安全性が高いもの、サイクル特性がものすごく良いものなど色々です。

その数多い種類の電池から使用目的に合わせた電池選択が必要です。それは、スターターバッテリー(車等のクランキング用バッテリー)と

エレキモーターの電源に使用るバッテリーは、求められるものが変わってきます。

スターターバッテリーは、クランキングさせるために大きな力が必要となります。またオルタネーターを介して電気が充電されます。これにより、高出力と充電電圧に見合った電圧特性を持った電池を選択しなければなりません。

また、エレキモーターのように電気を貯めたバッテリーから電気を取り出して使用する場合は、高容量と放電特性を考えた電池の選択が必要となってきます。

 

電池の種類別特性について