リチウムポリマー電池の構造についてどのくらい知っていますか？

一般に、過去数十年にわたってどれだけのバッテリーが人気を博してきたかを考えると、エンジニアや科学者は、一般の人々がバッテリー、特にリチウムポリマーバッテリーについて無知であるとはほとんど期待していません。しかし、良い質問が残っています。リチウムポリマー電池についてどのくらい知っていますか？

そもそも、リチウムポリマー電池は一般的にLiPo電池と呼ばれていることをご存知ですか？リチウムポリマー電池は、その名前が示すように、他の種類の電池で使用されている通常の液体電解質とは異なり、リチウムイオン技術で機能するように設計されています。また、その設計に高度な技術が採用されているにもかかわらず、ポケットに優しい充電式電池です。 。 LiPoバッテリーは、軽量の携帯電話、飛行機、特定の車など、使用する機器の重量を考慮して設計されています。

業界内で設計されているリチウムベースの電池はLiPo電池だけではありません。LiPo電池は、イオンを運ぶ複合電解質の性質により、他のリチウム電池とは異なります。 LiPoバッテリーをよりよく理解するために、最も簡単な用語を使用して、LiPoバッテリーがリチウムイオンまたはリチウムイオンバッテリーと正確に異なる理由を確認します。

最も基本的な違いは、電池自体の設計に使用される電解質の製造に使用される材料です。Li-ionは液体電解質で設計され、LiPo電池は液体電解質ではなく固体ゲル状ポリマーで設計されています。リチウムイオン電池の方がコストが高く、エネルギー密度が高くなります。これらの要因により、Li-ionはより魅力的に見えるかもしれませんが、より安全で軽量で、充電可能で、充電使用時間が長いLiPoバッテリーには匹敵しません。

LiPoバッテリーの違いがわかったところで、LiPoバッテリーの構造について簡単に説明しましょう。 LiPoは、NiMHやNiCadなどの他の充電式バッテリーの代わりに、主にエネルギー貯蔵密度と重量の比率が高いために推奨される選択肢です（LiPoバッテリーは、他のほとんどすべてのバッテリーよりも重量があり、より多くのエネルギーを蓄える可能性があります）。一貫した電圧出力。使用しないときは安全に放電でき、同じように速く充電できます。最後に、LiPoバッテリーを使用すると、電圧、エネルギー出力を調整でき、さまざまなサイズと形状があります。

LiPoバッテリーは、おそらく電気RCを打つための最も革新的な発見であり、モバイルデバイスだけでなく、ヘリコプター、飛行機、マルチロータードローンにも使用されており、より適しています。 LiPoバッテリーは、これらのデバイスに燃料ではなく電子的に電力を供給することを可能にします。

リチウムポリマー電池構造の完全ガイド

・ポーチセルとケース

LiPoバッテリー構造について学び始めるのに最適な場所は、そのパッケージングです。ポーチ。

RC LiPoバッテリーセル自体は、ポーチセルと呼ばれる保護用の可鍛性プラスチックケーシングに収納されています。ポーチセルはマルチセルバッテリーを安全に持ち運べるように設計されており、フラットデザインはラウンドセルバッテリーケースのように空間を無駄にすることなく複数のセルを積み重ねることができるように作成されています。プラスチック素材により、バッテリーの重量が軽くなります。 Li-Ion 18650のような他のリチウム電池は、同じくらいのエネルギーを与える通常のLiPo電池よりも少なくとも20％重くなります。

セルポーチはケースで保護されています。ハードまたはソフトケース。ハードケーシングは、自動車など、絶え間ない衝撃や乱暴な使用にさらされる可能性のある機械に適しています。バッテリー保護を強化し、ソフトケーシングよりも重量があります。

ハードケースには、バランスの取れた配線と主電源にアクセスできる弾丸コネクタも付属しています。ソフトケースのLiPoバッテリーは、RC航空機に適しています。それらは、バッテリーセルを薄いフォーム保護層で覆うシュリンクラップ（軽量）として提供され、バランスの取れた配線と主電源がバッテリーセルに直接はんだ付けされて、バッテリーの重量を減らし、接続障害を防ぎます。

・電圧とセル数

通常、LiPoバッテリーセルの電圧は単一セルの場合は3.7Vに設定され、より高い電圧のバッテリーには7.4vバッテリーのように複数のセルがあります。

したがって、2セルシリーズに含まれる2Sバッテリパックと呼ばれます。 3Sには3つのセルが含まれています。

・容量（電力）

LiPoバッテリーの容量または電力は、バッテリーセルが保持できるエネルギー量の測定値です。

車の燃料タンクと同様に、容量はのエネルギー予備量であり、ミリアンペア時または略してmAhで測定されます。この測定値は、1時間以内に放電されたときにエネルギーがどのように消費されるかを示しています。

・放電定格（C定格）

C定格は、容量や電力のようにLiPoバッテリーの有効性に必ずしも明らかな影響を与えるとは限らないため、理解がはるかに簡単ではありません。

私たちはこれを理解しており、Cレーティングとは何かを理解しやすくするために、LiPoバッテリーを使用していないときに安全に放電できる時間として簡単に説明します。その測定値は、バッテリーの容量の直接の導関数です。

・内部抵抗

これは、LiPoバッテリーが接続されているマシンにどれだけうまく、どれだけのエネルギーを供給できるかです。

この数値が高い場合、バッテリーが生成する多くのエネルギーが熱エネルギーの形で失われ、バッテリーが非効率的であることを示します。また、LiPoバッテリーは、容量が小さいかC定格が高い内部抵抗に等しいことを示唆するように設計されていることも知っておく必要があります。

さまざまなメーカーが設計を通じてこの関係を緩和しようとしていますが、LiPoバッテリーを購入するときは、内部抵抗値が低いことに注意する方が安全です。

リチウムポリマー電池構造の種類

リチウムポリマー電池は、フロンティアごとに構造が異なります。それらは、形状、厚さ、排出速度、動作温度、技術、およびそれらを設計するために使用される構成材料の点で構造的に異なる可能性があります。これらの構造の違いを詳しく見ていきます。

LiPoバッテリーは非常に多くのサイズがあり、正方形のLiPoが最も一般的なものであり、非常に簡単に設計および製造できます。フラットボタンによく似た円形のバッテリーもあります。これらの円形LiPo電池はエネルギー密度が高く、放電率がはるかに低い効率の低いボタン電池の代替品として製造されました。

他のタイプには、デジタルタバコのようなLiPoバッテリーが含まれ、それらは円筒形をホーンし、円筒形のバッテリーに完全に適合します。モバイルデバイスの技術的進歩により、スマートリストバンドや時計などのデバイスで使用される曲線のLiPoバッテリーの設計が保証されています。ブルートゥースデバイスやヘッドホンで使用されているLiPosは、月のような形をしています。ガジェット、機械、ツールの技術が発展するにつれて、LiPosの構造形状も不規則になることがわかります。

考慮すべきもう1つの構造上の違いは、LiPoバッテリーの幅と厚さです。標準の2mm〜15mm厚のLiPoバッテリーと、技術的に高度なガジェットによりよく適合するように作られた0.4mm〜2mmの超薄型LiPoバッテリーがあります。 LiPoバッテリーもさまざまな放電率で提供されます。 2Cの放電率のピークを持つ標準の0.2C定格と、放電電流をはるかに大きくする必要がある最新のRC機械ガジェットで使用されている高放電バッテリー。

低温では、LiPoバッテリーは-40℃で動作し、-50℃ではさらに低くなり、寒冷暴露環境での動作に適しています。 LiPoバッテリーの通常の動作温度と動作速度は-20C〜 + 60Cで、充電温度は通常のデバイスやガジェットで使用される0C〜45Cの範囲です。低温LiPoバッテリーの正反対は、50℃、60℃に達する高温バッテリーです。

小型デバイスで一般的に使用されている純粋な正のコバルトで作られた最も一般的なタイプであるリチウムコバルト酸化物コンポーネントタイプを横断するLiPoバッテリーコンポーネントの材料と技術に関しては、ライフサイクル、安定した動作電圧などに適しています印象的な高エネルギー密度。 Nickle-Cobalt-Manganeseは、純粋なコバルトよりもバランスの取れたバッテリー動作を提供し、コストを削減します。あなたはそれらを太陽光発電機器や電気で動く車に見つけるでしょう。

また、電気モーターやバイクで一般的に見られるリチウム-マンガン-酸化物リポバッテリーがあります。前述のタイプよりもエネルギー密度が低く、コストも低くなります。

利用可能な最後のLiPoバッテリー構造は、リチウム-鉄-リン酸塩またはリチウム、鉄、およびリン酸塩でできたLiFePO4です。このタイプのLiPoは、通常の300〜500サイクル寿命よりも最大2000倍長いサイクル寿命を持っています。悲しいことに、電圧とエネルギー密度はそれほど印象的ではありません。

リチウムポリマー電池の基本構造は？

一般に、LiPoバッテリーの基本構造により、リチウムバッテリーの世界でこれまでに開発された他のカテゴリーのバッテリーよりもはるかに多くのエネルギーを利用できるようになります。これらは、重量に敏感なガジェット、デバイス、およびラジコン飛行機などのマシン向けに設計されています。とモバイルガジェット。

基本構造は、アノードとカソードの周囲の空間の間を容易に貫通できるポリエチレン材料で構成される円筒形または長方形の形状になっています。 LiPoバッテリーのアノードは、通常、リチウムイオンと集電体用のリチウム膜とCoO2膜およびアルミニウム膜で構成されています。カソードは通常、リチウムイオンとCoO2用のカーボンシート材料とブロンズフィルム、および集電体で構成されています。 LiPoバッテリーは、有機電解質の溶液で構成されています。

・保管と使用

LiPoの主成分は、水や熱にさらされると反応して燃焼するアルカリ金属であるリチウムです。

これは、極端な使用により、カソードまたはアノードの端からそれぞれ十分な数の酸素原子とリチウム原子が放出され、リチウムの腐食または錆が発生する可能性があるためです。これは、科学的にはLi2Oとして知られており、悲しいことに内部抵抗が増加し、熱によるエネルギー損失が大きくなります。 LiPoバッテリーは、使用するたびに各セルの電圧を3.8Vに安全に保ちながら、室温で安全に保管することにより、より長く使用してください。

まとめ

不良または故障したLiPoバッテリーは、未使用のままにしておくと危険であるため、廃棄することが重要です。

廃棄する前に、LiPoバッテリーを個人的に放電してから、温かい飽和塩水に浸してバッテリーを完全にシャットダウンするか、単にバッテリーリサイクル業者に戻すことができます。リチウム電池は、使用していないときは環境に安全ではありません。適切に廃棄することをお勧めします。