冬には雪が降ります。 人々はスキーというスポーツを選ぶでしょう。 電動スキーの需要が高まっています。 電動スキーメーカーはリポバッテリーの低温耐性を求めています。 電動スキー、GPS トラッカー、海水システム、カーセンサー、航空宇宙産業など、寒冷地での動作にリポバッテリーが必要な用途は数多くあります。
リチウムポリマー電池の性能は低温の影響を受けます。 ただし、今日のテクノロジーはこの問題を解決するのに役立ちます。そこで、低温が LiPo バッテリーにどのような影響を与えるか、また低温でも LiPo バッテリーを安全かつ信頼性の高い状態に保つ方法について詳しく見ていきます。
LiPoバッテリーの低温はどのようなダメージを引き起こしますか？
冬の間、携帯電話の電力消費が特に早くなることにお気づきかと思います。 寒さは実際にLiPoバッテリーの性能に影響を与える可能性があります。 図 1 に示すように、当社の LiPo バッテリーの使用時に環境温度が低下すると、次のような結果が生じます。
削減容量
低温で容量が低下する主な理由は、電解質内のリチウムイオンの移動度が低下することです。 リチウムイオンは、LiPo バッテリーでエネルギーを生み出す化学反応に不可欠です。 温度が低下すると、電解質の粘度が上昇し、リチウムイオンが電極間を流れにくくなります。 この機動性の低下により、バッテリーの電気エネルギーの貯蔵および放出能力が低下し、その結果、容量が減少します。
電圧の低下
電圧低下を引き起こすもう XNUMX つの要因は、寒冷地での LiPo バッテリーの内部抵抗の増加です。 内部抵抗は、バッテリー内の電流の流れに対する本質的な障壁です。 温度が低下すると、電解液や電極などのバッテリーのコンポーネントの抵抗が上昇します。 この抵抗の増加により、電流のスムーズな通過が妨げられ、特に負荷がかかっている場合に、目に見える電圧降下が発生します。
内部応力の増加
低温により、LiPo バッテリー構造内に内部ひずみが生じる可能性があります。 温度変化により材料の収縮と膨張が引き起こされ、電極と電解質に機械的ストレスがかかる可能性があります。 これらの力により、バッテリーの内部構造に微小な亀裂や変形が生じ、バッテリーの完全性が損なわれ、長期的な性能に悪影響を及ぼす可能性があります。
細胞損傷のリスク
極度の低温では、LiPo バッテリーの電解質が凍結し、セルが損傷する可能性があります。 電解質が凍結するとイオン輸送経路が妨げられ、電気化学プロセスの発生が妨げられます。 さらに、凍結した電解質の膨張によりセルのセパレーターや膜に物理的な損傷が生じる可能性があり、その結果、漏れや火災の可能性が発生する可能性があります。
電圧変動
急激な温度変化により、LiPo バッテリーの電圧が変動する可能性があります。 これらの変動は、さまざまな温度でのバッテリー材料の導電率と反応性の変化によって引き起こされます。 急激な温度変化により電気化学反応のバランスが崩れ、電圧のスパイクや低下が発生する可能性があります。 これらの振動はバッテリーの機能を混乱させ、安全上の問題を引き起こす可能性があります。
幸いなことに、技術の進歩により、寒冷気候に伴う問題点に対処する耐低温性リチウムポリマー電池の開発が容易になりました。
たとえば、電極材料に特定の元素をドーピングすると、その導電性とイオン拡散速度が向上し、低温環境でも効率的な電荷移動が可能になります。 内部加熱機構を採用した低温リチウムポリマー電池もあります。 自己発熱素子や抵抗ヒーターなどのこれらの機構は、セル内で熱を発生させ、セルの温度を効率的な動作に適した範囲まで上昇させます。 この内部加熱は、特に大電流または低温環境にさらされた場合に、一貫した性能を維持し、電圧降下を防ぐのに役立ちます。 これらの技術的対策は通常、-40°C 以下の低温にも耐えることができます。
季節ごとのリチウムポリマー電池の充放電温度範囲
リチウムポリマー電池の動作温度範囲は 0 ～ 35 °C が最適で、充電および放電の最適温度は 15 °C ～ 35 °C です。 ただし、季節的な温度変化がバッテリーにどのような影響を与えるかを考慮することが重要です。
低温ではリチウムイオンの活性が低下し、その結果、放電容量が低下し、全体の使用時間が短くなります。 ただし、これらの影響は一時的なものではありますが、バッテリーの容量に影響します。 幸いなことに、温度が上昇するとバッテリーの性能は回復しますが、これは寒い環境で短期間使用した場合に限ります。 低温での長時間の使用により、バッテリー容量に永久的な損傷が生じる可能性があります。 詳細はこちら。
高温または夏の環境では、リチウム ポリマー バッテリーの充電および放電に関する特定のガイドラインに従うことをお勧めします。
充電
- 充電は 5 ～ 45°C の温度範囲で行ってください。
- 充電電圧は 4.22V 以下、充電温度は 45°C 以下にしてください。
- バッテリーは室温 (35°C) で充電し、充電後 48 時間以内に使用してください。 使用しないときは、バッテリーをできるだけ早く保管電圧 (3.8 ～ 3.9V) まで使い切る必要があります。
- バッテリーが最近消耗したか、極端な温度にさらされた場合は、充電する前に表面温度が 40°C 未満である必要があります。
- バッテリーの充電にはメーカー推奨の充電器のみを使用し、バッテリーに高電流 (1.5C) を供給するその他の機器は避けてください。
放電中
- 放電は 0 ～ 45°C の温度で行う必要があります。
- 放電電流は、バッテリーが示す最大電流を超えてはなりません。
- 放電の下限警告電圧は 3.6V を下回ってはならず、リバウンド電圧も 3.65V を下回ってはなりません。 大電流放電後は、バッテリーの表面温度が 70°C を超えないようにしてください。
- 放電の前後にバッテリーを日光にさらさないようにし、放電前にバッテリーの表面温度が 45°C を超えないようにしてください。
冬または低温環境では、リチウム ポリマー バッテリーの充電および放電について次のガイドラインに従うことをお勧めします。
充電
- バッテリーは室温 (5°C 以上、理想的には 20°C) で充電してください。 高温下（40℃）での充電は避けてください。
- バッテリーが屋外にさらされている場合は、バッテリーが室温になるまで待ちます。
- バッテリーに高電流 (1.5C) を供給する機器の使用は避け、メーカーが承認した充電器のみを使用してください。
放電中
- 放電後は、バッテリーを完全に絶縁して 10°C 以上に保ってください (20°C が理想的です)。 これは、魔法瓶カップ、魔法瓶ボックス、またはその他の同等の断熱方法を使用して実現できます。
- バッテリーを航空機に搭載した後、アプリを使用してバッテリー残量と電圧情報を確認します。
- バッテリー温度が 20°C 未満の場合は、重要な操作を実行しないでください。
- 低温環境では、室温 (約 20°C) に比べてバッテリーの寿命が大幅に短くなることに留意することが重要です。 そのため、バッテリー残量低下の警告が表示された場合は、すぐにバッテリーを充電する必要があります。
バッテリーの性能と安全性を維持するには、これらのプロセスの推奨温度範囲を理解しておくことが重要です。
LiPoバッテリーは寒い気候でも保管できますか?
LiPo バッテリーは寒い気候でも保管できますが、安全性と寿命を確保するために予防策を講じることが重要です。 LiPo バッテリーを寒い気候で保管する場合は、次のガイドラインに従う必要があります。
- バッテリーを室温に戻します。LiPo バッテリーの保管温度範囲は 15°C ～ 30°C です。 バッテリーが室温にあることを確認してから保管してください。 バッテリーが低温にさらされた場合は、保管する前に (熱源を使用せずに) 徐々に室温まで暖めてください。 これにより、ヒートショックやバッテリーの損傷を防ぐことができます。
- 保管中にバッテリーを絶縁する: バッテリーを温度管理された保管施設のない寒い場所に保管する場合は、適切に絶縁する必要があります。 バッテリーを凍結状態から保護するには、フォームや保温バッグなどの断熱材を使用してください。 これは、バッテリーの温度を安全な範囲内に保つのに役立ちます。
- バッテリーを定期的に監視する： 保管中にバッテリーの電圧をチェックし、指定された保管範囲内に維持されていることを確認します。 過放電を避けるために電圧が十分に低下した場合は、バッテリーの再充電を検討してください。
多くのガイドラインがありますが、私は、脂肪バッテリーを極寒の気候条件に長時間さらさないことをお勧めします。 極度の低温でもバッテリーの性能に影響が出る可能性があります。
寒さの影響を理解する リチウムポリマー電池 最適な使用法と寿命のためには、パフォーマンスが非常に重要です。 耐低温性の LiPo バッテリーを使用すると、寒冷気候による制約を回避できます。 さらに、推奨事項に従って充電、放電、保管すると、バッテリーの寿命と安全性が向上します。 天候によって LiPo バッテリーの経験が台無しにならないようにしてください。 一年を通して恩恵を受けるには、次の手順を実行してください。
