リチウムイオン電池パックとは？

前書き

20世紀の最大の発明の1つは、リチウムイオン電池の発明です。再生可能なエネルギー源を探し、世界規模で燃料の消費を削減することは、地球上で計り知れない価値があります。

リチウムイオン電池の定義

リチウムイオン電池（リチウムイオン電池）は、電池内で発生する化学反応により電気エネルギーが発生する二次電池の一種です。セル内では、エネルギーを生成する過程で、マイナス電極からプラス側にイオンが移動しますが、バッテリーを充電しているときは、反対方向に電極が移動します。この電池には、電極材料の一つとして使用されている、挿入されたリチウム化合物が存在します。それどころか、金属リチウムを利用した非充電式リチウム電池の存在があります。

これらのバッテリーは、近年、携帯機器や電気自動車で広く使用されています。 1970年代の限られた使用とは対照的に、スタンリーウィッティンガムによって提案された完成までの広告が最初に製造されたとき。これらのバッテリーは携帯電話に採用されており、Nokiaなどの企業で広く使用されています。最近では、テスラなどの世界規模で使用されており、再生可能エネルギーで動作する製品を作成しようとしている他の企業もあります。

リチウムイオン電池は、他の従来の電池と比較して、エネルギー密度が高く、メモリー効果がなく、自己放電の問題が少ないため、このような大きな成果を達成することができました。ただし、これらのバッテリーに含まれる電解質は非常に可燃性であるため、これらのバッテリーは健康に害を及ぼす可能性があります。破損したり、充電に失敗したりすると、爆発や火災の原因となることがあります。

初期の頃は色々な故障がありましたが、リチウムイオン電池の試作品を完成させようとしながらも、電池は残っており、地球を緑に保つ上で大きな役割を果たします。

リチウム電池タイプの分析

リチウムイオン電池にはさまざまな種類がありますが、これは特定の電池のリチウム化合物の化学組成の違いによるものです。リチウムのさまざまな化合物は、さまざまなバッテリーを生み出します。

•コバルト酸リチウム電池（LiCoO 2）：コバルト酸リチウムは、比エネルギーが高いため、携帯電話、デジタルカメラ、ラップトップの製造に広く使用されています。バッテリーでは、酸化コバルトがカソードで、グラファイトカーボンがアノードです。カソードは特徴的な層状構造を持っています。エネルギーの放出があるときはいつでも、アノードからカソードへのリチウムイオンの動きがあります。電話が充電されているとき、この動きの逆転があります。ただし、このバッテリーの使用には、寿命が短く、熱安定性が低く、負荷能力が非常に限られているという欠点があります。

リチウムイオン電池を使用する場合、電池のC定格を超える充電または放電を行わないようにする必要があることに注意してください。強制的に充電したり、2400mAを超える負荷をかけたりすると、過熱や過度のストレスが発生します。

近年、コバルト酸リチウム電池の使用が減少しており、これは、より長い寿命を確保しながら、より多くの電力を供給し、より安定した、より優れた代替の組み合わせの存在によるものです。

•リチウムマグネシウム酸化物電池（LiMn2O4）：この種類のリチウム電池の製造に関する資料は1983年に最初に公開されましたが、1996年に商品化されました。Liイオンセルのカソード材料はリチウムマンガン酸化物です。この電池では、三次元スピネル構造の結果、電極上のイオンの流れが改善されています。これにより、内部抵抗が低下し、電流の処理が改善されます。このバッテリーアーキテクチャは、その高い安定性と改善された安全性を提供しますが、唯一の欠点はライフサイクルが制限されていることです。

バッテリーの内部セル抵抗が低いと言われる場合、これは、バッテリーがより速く充電され、大電流を放電できることを意味します。 18650コンテナに梱包すると、リチウム電池は約20〜30 Aの電流を放電でき、発熱が最小限に抑えられます。

•リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物電池（LiNiMnCoO2またはNMC）：この電池は、エネルギーセルまたはパワーセルとして機能するように設計されているため、Li電池の中で最も成功している電池の1つです。このバッテリーの成功の主な秘密は、ニッケルとマンガンの組み合わせです。ニッケルは比エネルギーが高いという特徴がありますが、安定性は非常に低くなっています。マンガンはスピネル構造を形成することができるため、内部抵抗が低くなりますが、エネルギーは低くなります。これらを組み合わせると、弱点が解消され、強みが組み合わされて強力なバッテリーになります。

•リチウムイオンリン酸電池（LiFePO4）：カソード材料としてのリン酸の使用は、テキサス大学によって発見されました。リン酸鉄リチウム電池の性能は抜群ですが、抵抗は非常に低くなっています。これは、そのリン酸塩カソード材料のナノスケールのために可能です。このバッテリーを使用すると、大きなメリットがあります。優れた熱安定性、強化された安全性、乱用に対する耐性。このバッテリーは、高電圧を長時間維持すると、他のリチウムイオンシステムよりも耐ストレス性に優れています。

•リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物バッテリー（LiNiCoAlO2）：このバッテリーは、長期間にわたって高い比エネルギーと適度な電力量も提供します。しかし、その使用の安全性とコストは、その非常に大きな強みの1つではありません。

•チタン酸リチウム電池（Li4Ti5O12）：これらの電池は1980年代から使用されており、この場合、アノードはチタン酸リチウムであり、他のシステムのグラファイトアノードに取って代わります。通常のリチウムイオン電池よりもかなり広範囲のサイクルカウントがあります。発熱量が非常に少ないため、安全に使用できます。

リチウムイオン電池の長所と短所

リチウムイオン電池を使用することで、私たちを大幅に節約し、オゾン層を破壊して地球温暖化をもたらす燃料の消費を世界で支援することができます。この形式の再生可能エネルギーを使用すると、地球とそのコンポーネントへの圧力が少なくなります。 Li-ionには次の長所と短所があります。

長所

-それらは高いエネルギー密度を持っています：より高い容量を提供する可能性があります。

-新品の場合、多くのプライミングを行う必要はありません。必要なのは、定期的に1回充電することだけです。

-自己放電がニッケルベースのバッテリーの半分未満であるため、自己放電が比較的低くなっています。

-定期的に充電する必要がないため、メンテナンスが少なくて済みます。

-特殊なセルは、必要に応じて非常に高い電流を供給することができます。

短所

-リチウムイオン電池には、安全限界を超えないように電圧と電流を維持するための保護回路が必要です。

-それらは老化する可能性があり、使用されていないときでもです。ただし、40％の充電で涼しい場所にバッテリーを保管すると、経年劣化の影響が減少する傾向があります

-輸送にはさまざまな制限があります。その大部分を輸送するには、規制基準と品質管理が必要になるためです。

-それらは製造するのに非常に高価です

-彼らはまだ開発の最終段階に到達していません。

電気自動車や飛行機などの燃料を消費する機械を電気自動車に変えることを切望している世界では、リチウムイオン電池の必要性が高まっています。開発と革新により、リチウムイオン電池の使用の未来は同じように明るいです。

リチウムイオン電池の応用。

製造されて以来、さまざまな機器でのリチウムイオン電池の使用が広まっています。それらには、電話、電気自動車、その他の携帯用電子機器での使用だけでなく、実際のアプリケーションの長いリストがあります。それらは、ヨットだけでなく、さまざまな医療機器で使用されています。リチウムイオン電池を使用することで、最新の電池を快適に使用できるとともに、信頼性を高めることができます。

電力供給にリチウムイオン電池を利用するさまざまなデバイスがあり、それらには次のものが含まれます。

•無停電電源装置（UPS）：UPSで使用されているリチウムイオンバッテリーを使用すると、従来の電力損失や不安定性から確実に保護できます。このバッテリーは、スタンバイジェネレーターやバックアップとは少し異なります。これは、接続されている機器を実行するために瞬時に電力を供給することができるためです。このUPSは、次のようなさまざまなデバイスに使用できます。コンピューター、通信技術、医療技術。

••電気自動車：リチウムイオン電池を車に装着することを心配する必要はありません。このバッテリーは信頼性が高く、安定しており、電力の生産に長持ちします。遠隔地を探索するユーザーの場合、これは安全で快適な状態を維持するための最良の方法です。これらのバッテリーの寿命は10年以上で、旅行中は長時間の使用でも完璧に使用できます。また、使用の合間にわずかな電力を失うように最適化されています。軽量リチウム電池は、鉛蓄電池とは異なり、軽量化と小型化により効率を高め、電気自動車に電力を供給します。

••優れた海洋性能：リチウムイオン電池は、電池を使用すれば、サイズに関係なく、あらゆるタイプの海上モーターに最適です。ボートがリチウムイオン電池を使用するようにアップグレードされているとき、ユーザーは長年の信頼できるモーターを楽しむように設定されています。どんな水モーターに電力を供給しても、このバッテリーは長期間使用できます。それらは単に有能で信頼できるものです。

••携帯電話：携帯電話への電力供給では、リチウムイオン電池で十分であることが証明されています。それらは、バッテリーで行われているプロセスの結果として再充電可能です。他のバッテリーと同様に、リチウムイオンバッテリーは、アノード、カソード、電解質の3つの部分で構成されています。電話の電池を作るとき、インターカレートされたリチウム化合物で作られた電極は、金属リチウム電極よりも好ましい。次に、バッテリーからの水を防ぐ気密容器に入れます。これらのバッテリーは非常に高密度です。

••太陽光発電：世界で太陽光発電の利用が増えており、多くの企業が太陽光発電を利用しています。各国は、太陽光発電によって提供される持続可能なエネルギーに多額の投資を行っています。ただし、太陽光発電が落ちている場合もありますので、リチウムイオン電池が重宝します。これらのバッテリーはソーラーパネルの最良の代替品であり、これは充電方法と速度に基づいています。このバッテリーは急速に充電されるため、最大限に活用できます。

リチウムイオン電池を充電および放電するための最良の方法

リチウムイオン電池は、極端な状態ではあまりクールではないことに注意してください。これが、リチウムイオン電池の使用に関するすべての予防措置の基本です。すべてのリチウムイオン電池は充電器を使用して充電されます。この充電器の機能の違いは、さまざまな充電方法の基礎となる前提です。これらは、その充電と放電の基礎です。

•定電圧：これは、定DC電圧充電器を使用する充電方法です。これは、主電源からの最も単純な形の変圧器と、バッテリーに電力を供給するDC電圧をもたらす整流器で構成される基本的なDC電源です。この充電設計は、安価なカーバッテリー充電器に見られます。この充電方法は、鉛蓄電池に使用される方法と似ています。

••定電流：安定した電流の流れを維持するために、バッテリーに印加される電圧の変動があります。バッテリーが完全に充電されると、これはオフになります。

••テーパー電流：これは、基本的な調整されていない電圧源からバッテリーを充電するプロセスです。この形態の充電は制御されておらず、過熱によるセルの損傷につながる可能性があります。

••パルス充電：これは、バッテリーが充電電流のパルスにさらされている状況です。ただし、この充電が行われる速度は、パルス幅の変化によって制御できます。

••げっぷ充電：この方法はパルス充電と一緒に使用され、負のパルス充電とも呼ばれます。この形式の充電は、製造の最終テスト済みで信頼できる段階には達していませんが、バッテリーを損なうことはありません。

•• IUI充電：これは新しい充電方法であり、特定のメーカーの標準的な浸水鉛蓄電池を急速充電するために設計されました。この形式の充電は、鉛蓄電池には使用しないでください。

••トリクル充電：この形式の充電は、バッテリーの自己放電を補償することを目的として特別に設計されています。それは、スタンバイ使用のためにバッテリーに長期間の定電流充電を与えることができる連続充電を提供します。これで十分であり、使用していないときはバッテリーが完全に放電するのを防ぎます。

••フロート充電器：これは、バッテリーと負荷がDC充電ソースの両端に並列に接続され、バッテリーの上限電圧を下回る一定の電圧に維持される充電の形式です。この形式の充電は、主に緊急バックアップシステムに使用されます。

••ランダム充電：上記の充電技術は、バッテリーが完全に充電されるまで制御されたプロセスを維持するようなものです。ただし、この充電プロセスには、エネルギーが絶えず変化するエンジンの速度に依存する自動車アプリケーションが含まれます。

放電中は、予想通り、バッテリーの電圧が徐々に低下します。時間に対する放電電圧プロファイルは、放電電流、バッテリーの温度、バッテリーの使用年数、およびアノードの製造に使用された材料のタイプを含む多くの項目に依存します。