LiFePO4 対リチウムイオン充電

序章

電源が組み込みコンポーネントの駆動に使用されている場合、新しいバッテリを接続するのは必ずしも容易ではありません。スマートフォン、電気自動車、ポータブル電動工具などの新しいテクノロジーには、かなりの量のエネルギーを蓄えることができ、持ち運びや移動に十分な軽量で、ユーザーにとって安全なバッテリーが必要です。携帯用ガジェット、自動車、医療機器、さらにはグリッド エネルギー ストレージでも、リチウム電池はこれらすべての利点を提供します。

今日のポータブル ガジェットは、リチウム イオンとリン酸鉄リチウムの 2 種類の電池を使用しています。それらの間には一定の類似点がありますが、高エネルギー密度、長いライフサイクル、および安全性の点で大きな違いがあります。ほとんどの人は携帯電話、タブレット、またはコンピューターを所有しているため、リチウムイオン技術に精通していることは間違いありません。安価な部品と高温での回復力により、リン酸鉄リチウム電池は、製造業で人気を集めている最近の形態の電池です。

LiFePO4 対リチウムイオン充電

リチウムイオンとリン酸鉄リチウム電池の充電は非常に似ています。どちらも定電圧と定電流充電を採用しています。ソーラーまたはデスクトップ充電では、チャネルから DIY バッテリー パックの 1 つを参照する場合、通常、2 つの機器を使用する必要があります。電圧および電流源が最初に来ます。これは、たとえば、ソーラー パネルまたは調整可能なバックかもしれません。次に充電コントローラーです。 BMS はこれによって供給され、電圧/電流源から出る電圧と電流を制御します。

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次に、BMS は規定の電圧でパックを送信します。さらに、他のセルよりも電圧が高いセルは、この現象により電圧を失います。他の人は今、追いつく機会があります。 BMS の有無にかかわらず、規制されていない電源をバッテリーに直接接続しないでください。

LiFePO4対リチウムイオンエネルギー密度

バッテリーのエネルギー密度は、その重量と比較してどれだけの電力が含まれているかを示します。この量は通常、1 キログラムあたりのワット時 (Wh/kg) で表されます。ワットアワーは、1 時間に使用される 1 ワットに相当する電気エネルギーの単位です。電力密度は、現在ストレージでアクセスできるエネルギーの量ではなく、エネルギーの供給速度を評価します。これらは一般的に同じ意味で使用されるため、電力密度とエネルギー密度の違いを理解することが不可欠です。リチウム イオン バッテリーをよりよく理解するには、高エネルギー密度がバッテリーの望ましい品質である理由を理解する必要があります。エネルギー密度の高いバッテリーは、そのサイズに比べて動作時間が長くなります。バッテリーのエネルギー密度は、その重量と比較してどれだけの電力が含まれているかを示します。この量は通常、1 キログラムあたりのワット時 (Wh/kg) で表されます。ワットアワーは、1 時間に使用される 1 ワットに相当する電気エネルギーの単位です。電力密度は、現在ストレージでアクセスできるエネルギーの量ではなく、エネルギーの供給速度を評価します。これらは一般的に同じ意味で使用されるため、電力密度とエネルギー密度の違いを理解することが不可欠です。リチウム イオン バッテリーをよりよく理解するには、高エネルギー密度がバッテリーの望ましい品質である理由を理解する必要があります。エネルギー密度の高いバッテリーは、そのサイズに比べて動作時間が長くなります。

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逆もまた真です。エネルギー密度の高いバッテリーは、エネルギー密度の低いバッテリーよりも少ないスペースで同じ量の電力を供給できます。その結果、潜在的なバッテリー使用量が大幅に拡大されます。倉庫や生産環境では、フォークリフトのバッテリーは数千ポンドの重さになることがあります。軽量のフォークリフト用バッテリーは、取り扱いと安全性の面でいくつかの利点があります。

バッテリーのエネルギー密度の増加は危険です。より多くの活性物質を含むセルは、熱イベントを経験する可能性が高くなります。

バッテリーのエネルギー値は、最初の最も重要な違いです。リチウムイオン電池のエネルギー密度は、150 から 200 Wh/kg の範囲です。リン酸鉄リチウムのエネルギー密度は、1 キログラムあたり 90 ～ 120 Wh です。

このエネルギー格差は、リチウム イオンが LiFePO4 よりも早く電池を消耗することを明確に示しています。さらに、LiFePO4 電池と比較して、リチウムイオン電池はより高い電圧放電能力を備えています。

リチウムイオン電池の化学組成は大きく異なり、その性能に影響を与える可能性があるという事実にもかかわらず、それらはすべてリチウムを含む電池のタイプとして分類されることがあります.

リチウムイオン電池のタイプの大部分は、アルミニウムで裏打ちされたカソード、カーボンまたはグラファイトのアノード、セパレータ、および有機溶媒中のリチウム塩で作られた電解質で構成されています。

メーカーは、カソードとアノードの製造に使用されるコンポーネントをテストしました。電解質の化学組成も変化しています。これらの違いにより、リチウムイオン電池のエネルギー密度が異なります。

LiFePO4 とリチウム イオンの安全性

リン酸塩で作られたバッテリーは、危険なほど過熱しない優れた化学的および機械的構造を提供します。したがって、他のカソード材料で構築されたリチウムイオン電池よりも安全性が高くなります。これは、LiFePO4 の荷電状態と非荷電状態が物理的に同等であり、非常に耐久性があるという事実によるものであり、充電サイクルまたは潜在的な障害に伴って発生する酸素フラックスの間、イオンが安定した状態を保つことができます。全体として、リン酸鉄と酸化鉄の結合は酸化コバルトの結合よりも強いため、バッテリーが過充電されたり、物理的な損傷を受けたりしても構造的に安定しています。対照的に、他のリチウム化学では、結合が分解し始めて過剰な熱を放出し、最終的に熱暴走を引き起こします。

リン酸リチウム電池の不燃性は、充電中または放電中の誤った取り扱いのイベント以外の重要な特性です。また、厳しい寒さ、灼熱の暑さ、荒れた地形などの悪天候にも耐えることができます。衝突や短絡などの危険な状況にさらされても爆発したり発火したりしないため、怪我の可能性が低くなります。リチウム電池を選択していて、危険な状況や不安定な状況で使用したい場合は、おそらく LiFePO4 が最良の選択肢です。また、LiFePO4 バッテリーは無毒で汚染がなく、希土類金属を含まないため、環境に優しいオプションであることに注意することも重要です。