リチウム電池にとって低温保護が重要な理由

公開: 2023-09-21

寒い気候は、リチウム電池の性能と寿命に悪影響を与える可能性があります。温度が低下すると、バッテリー内の化学反応が遅くなり、容量が低下し、最終的には予期せぬ寿命を迎えることになります。低温がバッテリーに及ぼす影響を理解することは、先手を打って冬のドライブを快適に過ごすのに役立ちます。

寒さがリチウム電池の性能に与える影響

気温が低いと、バッテリーが効率的に発電する能力が制限されます。寒さによりバッテリー内で起こる化学反応が遅くなり、同じ量の電力を生成することが困難になります。その結果、バッテリーの容量が減少し、エンジンの始動、ライトの作動、暖房システムへの電力供給などの重要な機能を実行することが困難になります。

寒さによるリチウム電池の性能への影響は次のとおりです。

容量の低下:リチウム電池は寒冷地では容量が低下します。これは、バッテリーが気温が高い場合ほど多くの充電を保持できないことを意味します。その結果、バッテリーの消耗が早くなり、より頻繁な充電が必要になります。

化学反応が遅くなる:気温が低いと、バッテリー内で起こる化学反応が遅くなります。これにより、電子の流れが減少し、電流出力が低下する可能性があります。また、内部抵抗が増加し、電圧降下が発生し、電力供給が制限される可能性があります。

内部抵抗の増加:低温により、リチウム電池の内部抵抗が増加する可能性があります。これにより、より多くのエネルギーが失われ、バッテリー自体内で熱に変換されるため、バッテリーが電力を供給することがさらに困難になります。これにより、パフォーマンスが低下し、全体的な効率が低下する可能性があります。

充電効率の低下:気温が低いとバッテリーの充電受け入れ能力が制限されるため、寒い天候ではリチウムバッテリーの充電効率が低下する可能性があります。これにより、充電時間が長くなり、全体的な充電容量が低下する可能性があります。

潜在的な損傷:リチウム電池を極度の低温に長時間さらすと、不可逆的な損傷が生じる可能性があります。これにより、容量と全体的なパフォーマンスが低下する可能性があります。

リチウム電池の性能に対する寒さの影響を軽減するために、可能な限り電池を適度な温度範囲に保つことをお勧めします。これは、バッテリーを断熱したり、バッテリーヒーターや毛布を使用したり、単にバッテリーを暖かい環境に置いたりすることで実現できます。

なぜ寒さが影響するのでしょうか?低温におけるリチウム電池の化学反応

リチウム電池は電気化学反応と呼ばれるプロセスに基づいて動作します。放電プロセス中、リチウムイオンは電解質を通って負極（アノード）から正極（カソード）に移動し、電流が発生します。バッテリーが充電されているときは、逆のことが起こり、リチウムイオンがカソードからアノードに戻ります。

寒い気候では、リチウム電池内の化学反応が遅くなり、性能に影響します。これにより、リチウムメッキと呼ばれる現象が発生し、リチウムイオンがアノードを覆い、抵抗が増加し、発電に利用できるイオンが制限されます。その結果、バッテリーの容量は 20 ～ 30% 減少する可能性がありますが、理想的には定格容量の 95 ～ 98% で動作するはずです。

リチウム電池の温度制限

リチウム電池を広い温度範囲にさらされる機器で使用する場合、リチウム電池の温度制限を理解することが重要です。リチウム電池の最適な温度範囲は -4°F ～ 140°F ですが、安全性を最大限に高めるためには、32°F ～ 131°F (0°C ～ 55°C) の範囲内でのみ充電することが重要です。これを超える温度は爆発の危険性があるため、充電前に温度をチェックして安全範囲内にあることを確認することが重要です。

低温になると、32°F 未満の温度はリチウム電池に重大な損傷を引き起こす可能性があります。リチウム電池を氷点下で充電すると、化学反応が遅くなり、使用可能なエネルギーがほとんど生成されなくなります。最終的には、バッテリーが完全に機能しなくなる可能性があります。

氷点下の温度でリチウム電池を使用する予定がある場合は、永久的な損傷を引き起こす可能性があるため、充電しないことが最善です。

低温保護とは

低温保護とは、バッテリーやその他の電気コンポーネントを寒さの悪影響から守るために実装される対策または技術を指します。これには、低温環境でバッテリーの性能と機能を維持するのに役立つシステムと機能の実装が含まれます。これらの保護には、断熱材、発熱体、温度監視、特別な充電プロトコルが含まれます。目標は、バッテリーの損傷や劣化を防ぎ、効率を維持し、寒冷地でも確実に動作するようにすることです。

リチウム電池の低温保護の重要性

リチウム電池は極端な温度に非常に敏感であるため、低温保護は非常に重要です。その理由は次のとおりです。

バッテリーの性能: 低温はリチウムバッテリーの性能に大きな影響を与える可能性があります。低温ではバッテリーの内部抵抗が増加し、容量と出力が低下します。これは、特に電気自動車などの高出力または長時間の稼働時間を必要とするアプリケーションにおいて、バッテリーの性能低下につながる可能性があります。

安全性:リチウム電池を低温で動作させると、安全上のリスクが生じる可能性があります。バッテリーが氷点下にさらされると、内部の電解液が凍結し、バッテリーケースが膨張し、内部コンポーネントが損傷する可能性があります。極端な場合には、電解液の凍結により内部短絡や破裂が発生し、火災や爆発の危険が生じる可能性があります。

バッテリーの寿命:低温はリチウムバッテリーの全体的な寿命に悪影響を与える可能性があります。電解液の凍結と膨張は構造的な損傷を引き起こす可能性があり、バッテリーのサイクル寿命と全体の容量の低下につながる可能性があります。さらに、低温でのパフォーマンスの低下により、ユーザーが積極的な充電または放電を実行することが奨励され、バッテリーの寿命がさらに低下する可能性があります。

信頼性:低温保護により、さまざまな用途におけるリチウム電池の信頼性が保証されます。たとえば、温度が大幅に低下する可能性がある遠隔地や屋外活動では、信頼性の高いバッテリー性能が不可欠です。適切な低温保護がないと、バッテリーが故障し、電源の喪失や動作の中断につながる可能性があります。

冬にバッテリーを暖かく保つための 5 つのヒント

冬にバッテリーを暖かく保つためのヒントをいくつか紹介します。

電池は屋内に保管してください

可能であれば、バッテリーは屋内の温度管理された環境に保管してください。こうすることで温度を一定に保ち、冷えすぎを防ぐことができます。

バッテリーコンパートメントを絶縁する

機器または車両にバッテリーが取り付けられている場合は、バッテリー収納部を断熱して寒さからある程度の断熱を提供します。熱を保つためにフォームやブランケットなどの断熱材を使用できます。

バッテリーブランケットやカイロを使用する

バッテリーブランケットまたはバッテリーウォーマーは、低温時にバッテリーに熱を提供するように設計されています。これらのデバイスはバッテリーを包み込み、穏やかな熱源を提供してバッテリーを暖かく保ちます。必ずバッテリーの種類に合わせて特別に設計された製品を使用してください。

バッテリーを電源に接続したままにしてください

可能であれば、非アクティブな間はバッテリーをバッテリーメンテナやトリクル充電器などの電源に接続したままにしてください。充電器は少量の電力を供給して熱を発生するため、これはバッテリーを暖かく保つのに役立ちます。

バッテリーを極度の寒さにさらさないようにする

バッテリーが極度の低温にさらされるのを最小限に抑えてください。冬に屋外でバッテリー駆動のデバイスを使用する場合は、急激な温度低下を防ぐために、デバイスを断熱するか風雨から保護するようにしてください。

これらの予防措置を講じたとしても、極度の低温はバッテリーのパフォーマンスに影響を与える可能性があることに注意してください。バッテリーの特定の温度範囲と推奨事項については、メーカーのガイドラインを常に確認することが最善です。

低温保護機能付きバッテリーの推奨

冬が長い地域にお住まいの場合は、低温保護機能を備えたLiTime 12V 100Ah TMやLiTime 12V 230Ah Plus などの LiFePO4 バッテリーを使用することを強くお勧めします。これらのバッテリーは、極寒の天候でも良好に動作するように特別に設計されています。これらには、容量損失、電力低下、および潜在的な安全上の危険を防ぐ機能があります。

低温充電保護機能が組み込まれており、セル温度が32°F未満になるとバッテリーの充電が自動的に切断され、氷点下での充電によるバッテリーセルの損傷を防ぎます。

水銀、鉛、その他の有害物質を含まない A レベルの LiFePO4 バッテリーセルで安心感を体験してください。 ABS 難燃性プラスチックと IP65 防水レベルにより、火や水から保護します。 LiFePO4 バッテリーは、他のリチウムイオンバッテリーと比べて寿命も長くなります。 10 年以上の寿命と 100% の放電深度 (DOD) での 4000 サイクル以上の耐久性を備えており、信頼性と耐久性に優れています。つまり、バッテリーを頻繁に交換する必要がなく、長期的にはコストを節約できます。

さらに、バッテリーにはアップグレードされたBMSが装備されており、過充電、過放電、短絡、過電流、過熱からの保護を除き、防湿、防塵、塩水噴霧に対する特別な保護も提供します。 - 耐性があり、バッテリーが過酷な気象条件や長時間の使用に耐えられるようにします。そのため、RV、ボート、太陽光発電システム、オフグリッド電力貯蔵など、さまざまな用途に適しています。

そのため、寒冷地での RV/船舶用に長持ちする安全で信頼性の高い電源をお探しの場合は、低温保護機能を備えたLiFePO4 バッテリーを検討してください。これらのバッテリーは電力需要を満たすだけでなく、バッテリーが過酷な気象条件に耐え、今後何年にもわたって信頼性の高い電力貯蔵を提供できるという安心感ももたらします。