リチウムイオン電池設計計算機ガイド

充電式リチウムイオン電池に触れずに、今日のポータブル電子機器の世界で1日を過ごすことは決してありません。このようなバッテリーは、携帯電話、スマートウォッチ、タブレット、ラップトップ、車、オートバイ、家庭、航空機に電力を供給します。ただし、セルごとに電圧や容量が異なると複雑になるため、電池パックを設計する人はリチウムイオン電池の設計の基本を知っておく必要があると考えています。

したがって、この記事では、リチウムイオン電池の容量を計算する方法、リチウムイオン電池計算機とは何か、およびリチウムイオン電池の設計を確認する方法の概要を説明します。

リチウムイオン電池設計計算機とは何ですか？

リチウムイオン電池設計計算機は、ミリアンペア（mA）またはミリアンペア時（mAh）のいずれかの電流に基づいて電池の容量を決定するために使用される計算機です。バッテリーまたはアキュムレータの容量は、温度、充電と放電、および充電または放電時間の特定の電流値に従って蓄積されたエネルギーの量です。

リチウムイオン電池の設計計算機は、基本的に電池の充電電流と放電電流を計算するために使用されます。これは、特定の電力に対して指定された容量を満たすためにバッテリーが充電および放電される電流の尺度です。ただし、電池の寿命によって電池の製造方法が異なります。

ほとんどのバッテリーで蓄積または使用可能なエネルギーは充電または放電電流速度に依存するため、これはバッテリーにとっても重要なデータです。ただし、特定の容量で1時間で放電すると、20時間で放電する場合よりも電力が少なくなります。逆に、100 Aの電流で1時間充電すると、現在の充電よりも少ないエネルギーがバッテリーに蓄積されます。 10Aで10時間。

リチウムイオン電池の容量はどのように計算しますか？

バッテリー寿命は通常、現在のミリアンペア（mA）およびミリアンペア時（mAh）のバッテリー容量に基づいて測定されます。アンペアは、負荷または電荷への電流の流れを計算するために使用される電気要素です。バッテリーの寿命または強度は、バッテリーの入力電流と回路の負荷電流から判断できます。負荷電流が小さい場合、バッテリ寿命は長くなり、その逆も同様です。

バッテリー容量は、次の式から数学的に計算できます。

バッテリー寿命=バッテリー容量（mAh）/負荷電流（mA *）0.70

係数0.7は、バッテリーの寿命に影響を与える可能性のある外部要因を考慮に入れています。

ランタイム=（10 *アンペア時）/ワット負荷

ランタイムは、バッテリーの耐用年数が終了するまでの充電サイクルの量です。

使用しているバッテリーの容量を知ることは非常に重要です。バッテリーを交換するとき、またはバッテリーを放電するときは、寿命が尽きたときに使用するのは安全ではないためです。それが計算され、バッテリーの容量を知っている理由です。

リチウムイオン電池の設計をどのように確認しますか？

バッテリーは、化学エネルギーを電気エネルギー（放電中）に変換し、電気エネルギー（充電中）を化学エネルギーに変換する1つ以上の電気化学セル（バッテリーセル）で構成されます。放電充電活動では、バッテリー内に見られる要素の形態と化学反応がバッテリーの化学的性質を決定します。リチウムイオン電池の設計を確認するには、さまざまな方法があります。本質的に、リチウムイオンの化学的性質は安全ではないため、セルの選択、製造プロセス、電気的および機械的なバッテリーのレイアウト、またはバッテリーの設計は、安全なバッテリーを確保するために非常に重要になります。

図1は、典型的なリチウムイオン二次電池の設計の簡略図を示しています。これは、セル、ハウジング、および電子機器の3つの主要なバッテリーコンポーネントで構成されています。これは基本的に、さまざまな電子機器で通常使用されるリチウムイオン電池のシンプルなデザインです。

セルはバッテリーの電源であり、さまざまな寸法、形状、および化学的性質があります。電子機器の主な目的は、セルが安全な動作条件で使用されることを保証することです。ハウジングは、セルとテーブルの構造的完全性を保護します。

次のようなバッテリーで使用される基本的な設計を知ることも重要です。

二次および一次電池

聞こえないかもしれませんが、二次電池はすべてのハイブリッド二次電池、プラグイン、電気自動車に使用されています。一次電池は充電できない電池であり、二次電池は充電できる電池です。

コア、モジュール、およびパック

ハイブリッド車と電気自動車には、個々のモジュールとバッテリーで構成される直列および並列の高電圧バッテリーパックがあります。セルは、バッテリーがとることができる最小のパックされた形状であり、通常は1〜6ボルトの順序です。モジュールは、通常、直列または並列に接続されている複数のセルで構成されています。次に、モジュールを直列または並列に取り付けてバッテリーパックを組み立てます。このようにして、リチウムイオンバッテリーの設計が簡単に準備されます。

バッテリーの分類

同じ組成の電池であっても、すべての電池が同じように作られているわけではありません。バッテリーの生産における主なトレードオフは、エネルギーと電力の間です。バッテリーは、高電力または高エネルギーのいずれかですが、両方ではありません。メーカーは、これらのクラスを使用してバッテリーを識別することがよくあります。特定の分類は高耐久性です。これは、電力とエネルギーを犠牲にして、より長いバッテリー寿命を提供するように化学的性質が変更されたことを意味します。

結論

したがって、リチウムイオン電池の容量は、電池の寿命を知るために電池の寿命に重要な役割を果たしていると結論付けられます。それは1つの要因だけではありませんが、他の要因も重要です。ただし、リチウムイオン電池の設計で考慮すべき主な要因は、サイズの制限によって使用する電池セルが決まるため、そのサイズです。