リチウム電池の熱暴走温度の原因と制御

リチウム電池の熱暴走とは何ですか？

熱暴走は、リチウムイオン電池の内部で発生する現象であり、電池セルが故障したときに発生します。その故障したセルの高熱は次のセルに伝播し、その結果、新しいセルは熱的に不安定になります。場合によっては、熱暴走は連鎖反応の形で起こり、各セルは独自のタイムテーブルで崩壊します。熱暴走は非常に迅速なプロセスであり、バッテリーパック全体がわずか数秒で破壊される可能性があります。さらに、内部の各セルが1つずつ消費されるため、数時間後にバッテリーパックが破壊されて消費されるという遅いプロセスになる可能性があります。

リチウム電池の熱暴走の原因は何ですか？

リチウムイオン電池の熱暴走は、充電中に内部で発生する熱が、その過剰な熱を構造の外部に伝達する電池の能力を超えると発生します。熱暴走は、リチウムイオン電池だけでなく、バルブ制御鉛蓄電池（VRLA）電池、ベント型鉛蓄電池（VLA）電池、およびNi-Cad電池でも発生します。

この問題に関する当初の考えは、警告や特別な理由なしに熱暴走が起こったというものでした。それは問題の誤った理解でした。しかし、現代のテクノロジーでは、私たちは今、原因、さらにはそれを防止または逆転させる方法さえも持っています。ユーザーがそれを発見した場合、リチウムイオン電池は熱暴走しており、電池はまだ燃えていません。このバッテリーは回収して節約することができます。

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問題の早期発見は誰でも行うことができます。誰もが熱い表面を感じることができますよね？バッテリーの温度を感知することにより、バッテリーが熱暴走段階に入っていることを感知できます。この欠陥を検出するためにできるもう1つのことは、通常の全体的なストリング電圧（OAV）と呼ばれるものを測定して記録することです。すべてのバッテリーメーカーは、バッテリーの寿命とパフォーマンスを最大化するために、セルを充電するバッテリーのスイートスポットをリストしています。

少なくとも年に2回、スプレッドシートを使用してこれらの測定値を追跡することをお勧めします。バッテリーストリングを流れる電流、内部の各セル間の温度差、および通常の周囲温度に見られる変化に細心の注意を払ってください。手動で測定したくない場合は、バッテリーパックに取り付けて、これらの測定に役立つバッテリーモニターなどのデバイスがいくつかあります。

リチウム電池の熱暴走温度をどのように制御しますか？

リチウム電池の熱暴走温度を制御するために最初に行う最も重要なことは、電池の手入れと定期的なメンテナンスを行うことです。

バッテリーの充電には、指定されたアダプターのみを使用する必要があることにも注意してください。指定されていない充電器を使用すると、バッテリーに害を及ぼすだけでなく、火災の危険性があるため、非常に危険な場合があります。

リチウムイオン電池は、メンテナンスと慎重な取り扱いが必要なデリケートなデバイスであるため、リチウムイオン電池の手入れを行い、可能な限り長い寿命を確保するためにできることがいくつかあります。

新しいリチウムイオン電池を購入するときは、デバイスに電力を供給するために完全に充電された状態で提供される実行時間を観察し、注意してください。

前のステップで新しく取得した情報をベースラインとして使用し、このバッテリーと古いバッテリーの実行時間を比較します。

バッテリーの実行時間は、バッテリーが電力を供給しているデバイスのタイプを含む多くの要因に依存することに注意してください。リチウムイオン電池を判断する際には、その要素を考慮することが重要です。

Li-ionバッテリーが推定ライフサイクルの終わりに近づいたら、バッテリーに腫れやその他の欠陥の兆候がないか注意深く監視してください。

次のいずれかの条件に気付いた場合は、バッテリーを新しいものと交換することを検討してください。バッテリーの実行時間が元の実行時間の約80％を下回った。

または、バッテリーの充電時間が大幅に増加した場合。

Li-ionバッテリーを未使用で長期間保管する場合は、バッテリーの製造元が提供する保管手順に従ってください。

リチウムイオン電池が完全に放電した場合、セルあたり2.5ボルト未満で放電することを意味します。バッテリーを開閉する安全回路が内蔵されています。従来の充電器を接続すると、バッテリーが切れたように見えます。そのため、この状態に遭遇した場合は、専門家に相談してこの問題を解決してください。 Li-ionがこの状態に達すると、ブースト機能を備えたバッテリーアナライザーのみがバッテリーを再充電します。

リチウムイオン電池を完全に放電した状態で保管した場合は、安全上の理由から充電しないでください。代わりに、最寄りのスペシャリストにご相談ください。

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市場に出回っているリチウムイオン化学には2つの基本的なタイプがあります。コバルトとマンガン（脊髄）の化学。それ以来、メーカーは携帯電話、デジタルカメラ、ラップトップなどのデバイスの最大ランタイムを達成したいと考えています。コバルトベースのリチウムイオン電池が使用されています。ただし、熱安定性の点ではあまり良くありません。マンガンベースのリチウムイオン電池は、市場に出回っている最新版です。不安定になる前に250C（482 F）までの温度に耐えることができるため、優れた熱安定性を提供します。さらに、マンガンは内部抵抗が非常に低いため、オンデマンドで大電流を供給するのに役立ちます。そのため、マンガン系リチウムイオン電池は主に電動工具や医療機器に使用されています。彼らの次のステップは、ハイブリッド車と電気自動車です。

マンガンベースのリチウムイオン電池の唯一の欠点は、コバルトベースのリチウムイオン電池よりもエネルギー密度が低いことです。マンガンカソードで作られたバッテリーセルは、通常、コバルトの約半分の容量しか提供しません。両方の世界から利益を得るためにメーカーができる最善のことは、特定のバッテリーセル内で金属を混合することです。

リチウムイオン電池は安全に使用でき、熱に関連する問題や故障が発生することは非常にまれであることを知っておくことが重要です。そのため、リチウムイオン電池を使用する際に心配する必要はありません。