リチウムイオン二次電池は、一定回数使用しただけでは容量が減りません。. 劣化は充電方法と密接に関係しています, 退院した, 保管されている, そして操作された. 実際のバッテリーパックでは, 温度, 現在の需要, セルマッチング, システム設計も役割を果たします.
このため、サイクル寿命をデータシート上で単一の数値として扱うべきではありません。. 電池設計者向け, より有益な問題は、セルが最終製品の条件下で安定した性能を維持できるかどうかです。.
Yifang の 21700G/68E は 6500mAh 大容量です リチウムイオン二次電池 コンパクトに開発された 21700 円筒形. 公称電圧は3.6Vです, 定格0.7Cの充電速度, および 2C の放電率. その定格サイクル寿命は、 1000 サイクル, 充電と放電を繰り返す必要があるアプリケーションに基準点を提供します。.
サイクル寿命は単なる数字ではありません
メーカーがサイクル寿命を指定する場合, 定義された条件下でセルをテストします. これらの条件には通常、充電速度と放電速度が含まれます。, 温度, 放電の深さ, および容量保持制限.
結果は購入者に比較のための有用な基準を提供します. すべてのアプリケーションですべてのセルがまったく同じサイクル数に達するという意味ではありません。.
同じセルを使用する 2 つのバッテリー パックを考えてみましょう. 定期的な部分充電により、中程度の環境で動作する場合があります。. もう一方は高温になる可能性があります, 重い荷物, そして頻繁な深放電. 老化のパターンは大きく異なる場合があります. このため, 設計者は、サイクル寿命の数値とその背後にあるテスト条件を常に読む必要があります。.
充電は細胞の老化に直接影響します
充電は最も重要な動作条件の 1 つです.
21700G/68E は 0.7C の充電レートをサポートします. 指定された充電条件内にとどまることで、セルが意図した範囲内で動作するのに役立ちます.
より高い速度で充電すると、発熱が増加し、セルにさらなるストレスがかかる可能性があります. 急速充電を繰り返したり、バッテリーの熱を効果的に除去できない場合、その影響はより顕著になります。.
充電システムも重要. 適切なバッテリー管理システムは、セルとパック全体の要件に従って充電を制御する必要があります。.
製品開発者向け, 目標は単にバッテリーをできるだけ早く充電することではありません. 実際の充電プロファイルでは、充電時間のバランスをとる必要があります。, 熱条件, ユーザー要件, 長期的なバッテリー性能.
放電電流も重要
バッテリーが電力を供給する場合も同じ原理が当てはまります.
21700G/68E の定格放電率は 2C です, エネルギー需要が繰り返し発生するアプリケーションの参考資料を設計者に提供します。. 実際のバッテリーの動作, しかし, 負荷プロファイルに依存します.
数時間中程度の電流を流すデバイスは、短期間に高電流を繰り返し必要とするデバイスとは異なるセルへの要求を課します。.
高電流は熱と電気的ストレスを増大させる可能性があります. これが頻繁に起こる場合, 容量の損失が速くなる可能性があります. したがって、バッテリー設計者は完全な負荷プロファイルを検討する必要があります。. ピーク電流, 平均電流, 放電期間, 特定の用途のセルを評価する場合、周波数と周波数がすべて重要になります.
温度は老化プロセスを変える可能性がある
熱はリチウムイオン電池設計における一般的な懸念事項の 1 つです.
セル温度が上昇すると, 細胞内の化学反応が加速する可能性があります. したがって、高温で長時間動作すると劣化が進む可能性があります.
低温はさまざまな課題を生み出します. 利用可能なパフォーマンスが低下し、充電動作に影響を与える可能性があります. 不適切な低温条件下でリチウムイオン電池を充電すると、さらなるリスクが生じる可能性もあります.
バッテリーパック内の温度は常に均一ではありません. 熱源の近くに配置されたセルは、より涼しい場所に配置されたセルとは異なる動作をする可能性があります. このため、熱設計が重要になります. 気流, セル間隔, 筐体設計, 発熱コンポーネントの位置はすべて動作環境に影響を与える可能性があります。.
深放電はバッテリーのストレスを増大させる可能性があります
バッテリーはサイクルごとに利用可能な容量をすべて使用する必要はありません.
放電の深さ (国防総省) 再充電する前にバッテリーの利用可能な容量がどのくらい使用されるかを示します. 深い放電を繰り返すと、動作範囲が浅くなる場合よりもセルに大きなストレスがかかる可能性があります。.
これは、すべてのアプリケーションで浅い放電を使用する必要があるという意味ではありません。. 必要な動作範囲は製品によって異なります. ポータブル電源機器はより多くの利用可能なエネルギーを必要とする可能性があります, 一方、バックアップ システムは非常に異なる動作パターンに従う場合があります。. 重要な点は、定格容量を常にフルに使用する必要があると仮定するのではなく、動作範囲を実際のアプリケーションに一致させることです。.
マルチセルパックではセルのマッチングが重要になる
1 つのセルは単独で適切に機能する可能性があります. 数十の細胞が連携すると, 一貫性がより重要になる.
バッテリーパックは多くの場合、必要な電圧と容量を達成するためにセルを直列および並列に接続します。. 個々のセル間の違いにより、充電と放電の動作が不均一になる可能性があります.
容量, 内部抵抗, 電圧特性, 老化速度は細胞ごとに異なる場合があります. これらの違いが顕著になると, 一部の細胞は他の細胞よりも大きなストレスを受ける可能性があります.
優れたセルマッチングと適切なパック管理により、よりバランスの取れた動作を維持できます。. これは、多数のセルを含み、多くの充電と放電サイクルで動作するバッテリー システムにとって特に重要です。.
バッテリーパックの設計が結果に影響する可能性がある
セルはバッテリーの一部にすぎません.
完成したパックにはバッテリー管理システムも含まれています, 電気接続, 保護コンポーネント, 囲い, 熱構造, そして充電システム. 各部分は細胞の動作に影響を与える可能性があります.
例えば, 熱設計が不十分だとホットスポットが発生する可能性がある. 不均一な電流分布により、特定のセルにさらなるストレスがかかる可能性がある. 不適切な保護戦略は、パックの動作範囲に影響を与える可能性もあります. これが、セルの定格サイクル寿命を完成したバッテリーパックの保証値として見るべきではない理由です。. 最終的な結果は、システム全体がセルをどのように使用するかによって異なります。.
容量と重量のバランスはまだ必要
多くのバッテリー製品に対応, 設計者はパックを不必要に大きくしたり重くすることなく、より多くのエネルギーを必要とする.
21700G/68E は、重量 75g でありながら 6500mAh の容量を提供します。. その寸法は 70.95 ×21.65mm, それに関連する標準的な円筒形式を与えます。 21700 細胞.
これらの仕様は、設計者にセルの数量とパックのレイアウトを評価するための出発点を提供します。. セルの容量が大きいと、特定のパック容量に必要なセルの数が減る可能性があります, しかし、最終的な設計は依然として電圧に依存します, 現在の要件, 利用可能なスペース, 熱管理, および電気的構成.
言い換えると, 容量は個別の利点としてではなく、パック設計全体の一部として考慮される必要があります。.
アプリケーションが異なれば、サイクリング条件も異なります
充電式バッテリーには単一の動作プロファイルはありません.
ポータブル電源機器は毎日頻繁にサイクルを繰り返す可能性があります. エネルギー貯蔵システムは、より長い充電期間と放電期間を続けることができます. E-モビリティアプリケーションでは、電流供給と熱管理に対する要求が高まる可能性があります. ロボット システムでは、多くの場合、重量のバランスが必要になります。, 容量, そして繰り返しの操作. バックアップ電源装置は長時間スタンバイ状態にあり、電力が必要な場合にのみ動作する場合があります。. これらの違いはサイクル寿命を評価する際に重要です. あるアプリケーションに適したセルでも、別のアプリケーションでは異なるパック構成や動作戦略が必要になる場合があります。.
テストによりより有用な画像が得られる
データシートの仕様は重要な出発点となります, しかし、商用バッテリープロジェクトでは追加のテストが必要になることがよくあります.
サンプルテストにより、設計者は完成品に近い条件でセルを評価できます。. これには、予想される充電率が含まれる場合があります, 放電プロファイル, 動作温度, 放電の深さ, およびパック構成.
テストでは個々のセル間の違いも明らかになり、エンジニアがバッテリー管理戦略を洗練するのに役立ちます。.
OEM およびカスタマイズされたバッテリー プロジェクト向け, このステージは特に便利です. これにより、開発チームは大規模な運用に移行する前に潜在的な問題を特定する機会が得られます。.
大容量バッテリー設計向け Yifang 21700G/68E
Yifang の 21700G/68E は、6500mAh の容量と 3.6V の公称電圧を組み合わせています。 21700 円筒セル. セルは定格 0.7C の充電レートと 2C の放電レートをサポートします。, 定格サイクル寿命は 1000 サイクル.
そのサイズと容量により、利用可能なスペースのバランスをとる必要があるバッテリー設計者に適しています。, 細胞数, パック容量, そして総重量. ポータブル電源機器向けセルの評価が可能, エネルギー貯蔵システム, e-モビリティバッテリーパック, ロボット工学, バックアップ電源装置, およびその他のカスタマイズされたリチウムイオン電池ソリューション. 商業プロジェクトの場合, 設計者は、セルを直並列バッテリーパック構成に統合する前にサンプルをテストできます。. これにより、セルの性能を最終製品の実際の要件に照らして評価できるようになります。.
バッテリー設計者はサイクル寿命以外に何に注目すべきか?
サイクルライフは重要です, しかし、それが唯一の選択基準であってはなりません.
リチウムイオン二次電池を選ぶ前に, 設計者は容量を考慮する必要があります, 公称電圧, 充電および放電レート, 寸法, 重さ, 動作条件, および意図されたバッテリーアーキテクチャとの互換性.
予想されるデューティサイクルも注目に値します. バッテリーはどのくらいの頻度で充電されますか? どれくらいの深さまで放電するのか? 機器はどのような電流を消費しますか? バッテリーが経験する温度は何度ですか? これらの質問に答えることで、サイクル寿命の数値だけを比較するよりも、セルがアプリケーションに適合するかどうかをより明確に把握できます。.
最終的な考慮事項
リチウムイオン充電式電池のサイクル寿命は、電池が動作する条件によって異なります。. 充電速度, 放電電流, 温度, 放電の深さ, セルの一貫性, バッテリーパックの設計はすべて長期的なパフォーマンスに影響を与える可能性があります.
Yifang の 21700G/68E は 6500mAh の容量を提供します, 3.6V 公称電圧, ある 21700 円筒形, 定格サイクル寿命は 1000 サイクル. これらの仕様は、バッテリー設計者に大容量の充電式バッテリー ソリューションを評価するための実用的な出発点を提供します。.
商用電池プロジェクトの場合, 最も意味のある評価は、最終用途の条件下でセルをテストすることによって得られます。. このアプローチは、エンジニアがデータシートを超えて、完成したバッテリー システム内でセルがどのように動作するかを理解するのに役立ちます。.