リチュウムイオン電池2017年03月21日

リチュウムイオン電池について

最近まで気づかなかったのですが、超強力なLEDハンドライトなどに使用されている18650リチュウムイオン電池(電池電圧は3.7Vです)を使ってみました。電池サイズが規定されているのでさまざまな電池ケースやモバイルバッテリーケースなどが販売されています。
18650リチュウムイオン電池は直径18mm、長さ650mmの円筒形の電池です。ノートPCのバッテリーに使用されていますので大量に出回っているのでしょう価格的にも安価になっています。中国製ですので容量は信用できませんが安さでOKということにしています。e-Bayで見つかった電池4本と充電器のセットで800円を購入してみました。容量は12000mAhとなっています。ちょっと信じられない容量です。1本200円ですから良いことにしました。あわせて18650サイズの電池ケース90円とモバイルバッテリーケース150円を注文しました。最近作成しているArduinoやESP8266ボードの電源には5Vを想定して作成しています。さまざまな実験用の電源としてモバイルバッテリーを使用しています。このモバイルバッテリーはドンキで売っている500円モバイルバッテリー(電池内蔵)と同じケースです。手軽に5Vが使用できて18650リチュウムイオン電池が充電できるので重宝しそうです。その他にサイズが異る14500、16340、18500、26650など様々なサイズのリチュウムイオン電池があります。14500リチュウムイオン電池は単3乾電池と同じサイズで電圧は3.7Vということになります。100均のLEDハンドライトなどに見かける単4電池3本を使用するタイプは18500リチュウムイオン電池と同等のサイズになります。

充放電の制御
リチュウムイオン電池の欠点が充放電制御回路を必要とすることです。モバイルバッテリーケースなどに内蔵されている制御ボードです。電圧管理を怠ると電池の寿命を縮めてしまいます。
放電(電池を利用する場合)は規定電圧まで電圧が低下したら停止する。乾電池のように使い切ってしまうことができません。使い切ってしまうとリチュウムイオン電池が寿命になります。(死にます)このような電池を再充電しようとすると発火しやすくなります。また、過放電(回路のショート)するとガスが発生して発火、爆発になります。
同様に充電の場合も規定電圧まで充電したら充電を終了させます。無理やり充電しているとガスが発生して発火、爆発します。また、充電終了を確実にするために電池1本単位(1セルと言います)で充電することが基本です。ノートPCのバッテリーのようなセル数の多いバッテリーパックにはプロテクターとバランサー回路が組み込まれおり、セルごとに充電がばらつかないように工夫されています。古いVAIOノートのバッテリーを壊したら18500リチュウムイオン電池8本(2本並列接続されたものが4つ直列接続)とプロテクターとバランサー回路で構成されていました。そのうち2本はサビが出ていて使用できず(電圧が上がりません)、6本は復活して再充電しています。

電池容量の測定
中国製で表示の容量が当てにならないとは言え、気になるのは電池容量です。電池容量のテスターはないかと探しました。Battery Capacity Meter Discharge Testerなるのもを発見。電池を負荷抵抗で規定電圧まで放電させ、その間の電流を積算するというものです。実質的な容量を測定します。
このテスターは1.2V~12Vで動作可能(終了電圧は0.5V~11V、0.1V刻みで設定)ですのでリチュウムイオン電池以外に1.2V系のニッケル・水素充電池(Ni-MH)やニッケル・カドミウム蓄電池(Ni-Cd)、6V、12V鉛蓄電池もテストできます。最大放電電流は3Aまでです。

パーツ紹介(amazon)2016年06月30日

最近使用しているモジュール基板