リチウムポリマー電池の寿命と容量が短くなる理由は何ですか?

多くの電子機器はリチウムイオン電池を使用しています。改良により、性能の点ではるかに強力なリチウムイオンポリマー (LiPo) バッテリーが発見されました。このバッテリーは他のバッテリーよりも比容量が高く、寿命が長くなります。

それとは別に、LiPo は軽量でもあり、エネルギーとサイズの比率が優れています。充電が速くなり、自己放電が最小限に抑えられます。低電力と高電力の両方のさまざまな用途にそれらが普及したのも不思議ではありません。携帯電話、ラップトップ、電動工具、EV、その他多くのアプリケーションはこれらのバッテリーに依存しています。

これらの利点にもかかわらず、LiPo バッテリーにはいくつかの制限もあります。たとえば、活物質は他の電池の他の物質よりも反応性が高くなります。

また、他のバッテリーと同様に、時間の経過とともに容量と寿命が低下します。他のバッテリーと比べて寿命が長く、性能も優れていますが、依然として経年劣化の問題に直面しています。これらのバッテリーが容量と寿命を失う理由については、次のセクションで詳しく説明します。

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リチウム電池の容量が低下するのはなぜですか?

すべての充電式バッテリーは、一定期間使用すると効率が低下します。これは、バッテリー内で起こる化学的劣化が原因です。

リチウム電池も劣化すると、保持できる充電量が減少します。その結果、再充電せずにバッテリーが動作できる時間が短くなります。デバイスが新品のときほど電力を保持していないことに気付いたかもしれません。これは化学的な劣化によるものです。

バッテリーは最大容量に達しています。これは、新しいバッテリーと比較したバッテリー容量の尺度です。バッテリー容量が減少すると、最大の瞬間パフォーマンス、つまり「ピーク電力」を提供する能力も失われる可能性があります。

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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携帯電話や電子機器が正しく機能するには、バッテリーから瞬間電力を供給する必要があります。バッテリーのインピーダンスは、このパフォーマンスに影響を与える要因の 1 つです。インピーダンスが高いバッテリーは、システムの要求を満たすのに十分な電力を供給できない可能性があります。そして、バッテリーの化学的寿命が長くなると、このインピーダンスが増加します。

充電状態の低下は、低温の場合と同様に、バッテリーのインピーダンスが高すぎる場合に発生します。この影響に化学的劣化がさらに進むと、バッテリーのインピーダンスはさらに上昇します。

それを念頭に置いて、容量に影響を与える事項の概要を以下に示します。

高インピーダンス – バッテリーが高インピーダンスで電力を消費すると、電圧降下が大きくなります。デバイスが内部ストレージ、電源回路、バッテリーで適切に動作するには、最低電圧が必要です。この電力は、電源の容量を決定する電源管理システムから供給されます。そのため、電源管理システムの全能力に障害が発生し、動作をサポートできなくなると、システムはコンポーネントを保護するためにシャットダウンし、その能力に影響を与えます。

バッテリー寿命が短くなる原因は何ですか?

すべてのバッテリーには特定の寿命があります。これは、バッテリーが故障することなく動作する時間の長さです。たとえば、リチウムイオン電池は、1000 回以上の充電サイクルで最大 3 ～ 5 年間持続します。

特定の要因に応じて、バッテリーの寿命を延長または短縮できます。以下は、バッテリーの寿命に影響を与える特定の要因です。

充電サイクル

1 回の充電サイクルは、バッテリーを完全に空にして 0% から 100% まで再充電することです。 50% から 100% までの充電サイクルを繰り返し行うこともできます。

バッテリーの充電回数が増えるほど、バッテリーの寿命は早く劣化します。これは、リチウム電池の化学組成によるものです。これらのバッテリーの劣化を引き起こすさまざまな化学メカニズムが存在します。

低温高エネルギー密度頑丈なラップトップ ポリマー バッテリーバッテリー仕様: 11.1V 7800mAh -40℃ 0.2C 放電容量 ≥80%防塵、耐落下性、耐腐食性、耐電磁干渉性

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良い例は、リチウムイオン電池の電解質中で起こる副反応で、遊離リチウムを捕捉する化合物を形成します。これにより、電極間を移動するリチウムイオンの数が減少します。モバイルイオンが失われると、バッテリーが保持できる最大容量が減少します。

電極の損傷は構造の乱れによって多く発生し、電極の寿命が短くなります。この構造的乱れは、リチウムイオンが電極に出入りする際のサイクル中に発生します。この損傷により、電極がその構造内で受け入れることができるリチウムイオンの数が減少します。

バッテリー温度

バッテリーの寿命に影響を与えるもう 1 つの重要な要素は温度です。しかし、誤解がたくさんあります。たとえば、気温が低いとバッテリーの寿命が短くなるのではないかと考える人もいます。スマートフォンは低温ではより速く「死ぬ」という認識は、この誤解を引き起こします。これはバッテリーの寿命には影響しません。

気温が低いと電極の動きが速くなり、バッテリーが強制的にシャットダウンする可能性があります。実際には、低温では周囲温度の上昇によりバッテリーが温まる可能性があり、バッテリーは正常に動作します。

低温ではなく高温がバッテリーの寿命に影響します。電極間に留まる電解質は、温度が上昇すると分解します。その後、バッテリーは容量を失い、シャットダウンします。

過充電

リチウム電池が寿命を縮めるもう一つの理由は過充電です。これは、すでに充電されているバッテリーに電流を流すプロセスです。過熱して爆発する可能性があります。

幸いなことに、メーカーはバッテリーの過充電を防ぐ保護システムを使用していません。ただし、接続したままにすると長期的には損傷する可能性があるため、100% に達したらすぐに充電を停止することをお勧めします。

バッテリー容量に影響を与える要因は何ですか?

すべての消費者は、十分な容量を備えた最も強力なバッテリーを望んでいます。見つけたとしても、最適な動作状態に保つ方法を知らなければ、長くは続かないでしょう。バッテリーの持続時間を決定する要因はいくつかあります。それらには次のものが含まれます。

バッテリーの化学。バッテリーが異なれば、容量も異なるように設計されています。たとえば、リチウムイオン電池は鉛酸やその他の技術よりも大きな容量を保持すると考えられています。

サイズと重量。場合によっては、バッテリーが大きいほど、表示される容量も大きくなります。

ただし、これはバッテリーの種類によっても異なります。リチウム電池は一般に小型で軽量ですが、容量が大きくなります。

温度。温度が高くなると、バッテリー内部の熱と化学反応が増加します。これにより、電力が急速に枯渇し、長期的には容量に影響を与える可能性があります。

物理的な損傷もバッテリーの容量に影響します。長期間使用したい場合は、常に最高の動作状態に保つことを検討してください。