最近、リン酸鉄リチウム電池 (Li-Ion または LiFePO4 とも呼ばれる) を購入したり、調査したりしている場合は、密閉鉛蓄電池 (SLA) に比べて、サイクル数が多い、安定した出力、軽量など、いくつかの利点があることに気付いたかもしれません。また、SLA 電池よりも最大 XNUMX 倍速く充電できることもご存知ですか? では、リチウム電池は具体的にどのように充電するのでしょうか?
Keheng は、バッテリーの化学特性に合わせて特別に設計された充電器を選択することを推奨しています。つまり、リチウム バッテリーを充電するときは、Keheng LiFe 充電器シリーズなどのリチウム充電器を使用します。
鉛蓄電池充電器でリチウム電池を充電できますか?
SLA バッテリーと LiPo バッテリーの充電曲線には、いくつかの類似点があります。ただし、LiPo バッテリーに SLA 充電器を使用する場合は、時間の経過とともに LiPo バッテリーが損傷したり、充電不足になったり、容量が減少したりする可能性があるため、注意が必要です。リチウム バッテリーと SLA バッテリーの違いは重要です。
密閉型鉛蓄電池（SLA）の充電曲線
密閉型鉛蓄電池の充電の基本を復習しましょう。最も一般的に使用される充電方法は、初期充電（定電流）、飽和充電（定電圧）、フロート充電の3段階充電方式です。
最初の段階では、バッテリーの損傷を防ぐために、電流が一定の範囲に制限されます。この段階では、電圧が徐々に変化し、最終的に完全に充電された電圧の限界に近い定常状態に達します。次の段階に進む前に、定電流/第 10 段階の充電が重要です。通常、充電の第 30 段階は、バッテリーの定格容量の 0.1 ～ 0.3% (XNUMXC ～ XNUMXC) 以下で実行されます。
14.7 番目の段階は定電圧段階です。これは、電圧が限界 (急速充電 SLA バッテリーの場合は 14.4V、その他のほとんどのバッテリーの場合は 5V) に達したときに開始されます。この段階では、バッテリーが最大充電を受けるにつれて電流が徐々に減少します。この段階は、電流がバッテリーの定格容量の XNUMX% 未満に低下すると終了します。最後の段階はフロート充電段階です。これは、自己放電と容量損失を防ぐために重要です。
100 番目のステージは、バッテリーがスタンバイ状態の場合に使用されます。フロート充電により、必要なときにバッテリーが完全に充電された状態が維持されます。ストレージ アプリケーションでは、フロート充電により SLA バッテリーが XNUMX% の充電状態 (SOC) に維持されます。これは、プレートの硫酸化を防ぎ、プレートを損傷から保護するために重要です。
Li-FePO4 バッテリーは、SLA バッテリーと同じ定電流および定電圧ステージを使用します。これら 4 つのステージは類似しており、同じ目的を果たしますが、Li-FePOXNUMX バッテリーには充電速度が大幅に速いという利点があり、充電時間が大幅に短縮されます。
リチウム電池の充電の第一段階は、通常、電池の定格容量の 30% ～ 100% (0.3C ～ 1.0C) です。SLA 電池の充電の第一段階は約 0.5 時間かかりますが、リチウム電池はわずか XNUMX 時間で完了し、SLA よりも XNUMX 倍速く充電できます。充電速度がわずか XNUMXC でも、リチウム電池はほぼ XNUMX 倍速く充電されます。
どちらのバッテリー化学も、100% SOC に達するには第 15 段階が必要です。SLA バッテリーは第 4 段階を完了するのに最大 10 時間かかりますが、LiPo バッテリーはわずか XNUMX 分で完了します。全体として、LiPo バッテリーを完全に充電するには約 XNUMX 時間かかりますが、SLA バッテリーは XNUMX 時間かかります。サイクリング アプリケーションでは、Li イオン バッテリーの急速充電時間は重要です。これは、鉛蓄電池は通常 XNUMX 日に XNUMX 回しか完全にサイクルされないのに対し、Li イオン バッテリーは XNUMX 日に複数回充電および放電できるためです。
充電曲線の違い: ステージ 3
リチウム電池は、鉛蓄電池のようなフロート充電を必要としません。長期保管アプリケーションの場合、リチウム電池を 100% 充電状態 (SoC) で保管しないことをお勧めします。代わりに、6 ～ 12 か月ごとに完全な充電/放電サイクルを実行し、50% SoC まで充電した状態で保管する必要があります。
スタンバイ アプリケーションでは、Li-Ion バッテリーの自己放電率は非常に低く、充電せずに 6 ～ 12 か月経過してもほぼフル容量を維持できます。長期間使用する場合は、電圧ベースの充電システムを使用した補助充電をお勧めします。これは Bluetooth バッテリーの場合に特に重要です。Bluetooth モジュールは、アクティブ化されていないときでもバッテリーからほとんど電流を消費しないためです。
リチウムイオン電池の充電特性
充電中の電圧と電流の設定
12V 密閉鉛蓄電池 (SLA) の完全充電時の開回路電圧 (OCV) は約 13.1 V ですが、12V リチウム電池の完全充電時の OCV は約 13.6 V です。充電電圧が完全充電時の電圧を大幅に超えた場合にのみ、電池が損傷します。したがって、充電の第 14.7 段階では、SLA 電池は 15V 未満、LiPo 電池は 13.8V 未満に保つ必要があります。フロート充電は SLA 電池にのみ適用され、通常は約 13.8 V で推奨されます。14.7 V ～ XNUMX V の充電電圧範囲は、両方の種類の電池を損傷することなく安全に充電するのに十分です。
どちらのタイプのバッテリーでも充電器を選択する場合、動作電圧が上記の範囲内の充電器を選択することが重要です。充電電流はバッテリーの定格容量によって異なるため、充電器は充電するバッテリーの容量に適合している必要があります。リチウム バッテリーは最大 1C で充電できますが、鉛蓄電池は 0.3C 未満に制限する必要があります。たとえば、10 アンペア時間のリチウム バッテリーは通常 10 アンペアで充電できますが、10 アンペア時間の鉛蓄電池は XNUMX アンペアでしか充電できません。
充電カットオフ電流はバッテリー容量の 5% に設定されており、両方のタイプのバッテリーのカットオフ電流は 0.5 A であることを意味します。端子電流の設定は通常、充電器によって決定されます。
ユニバーサル充電器には通常、バッテリーの化学組成を選択する機能があります。この機能は充電電圧範囲を最適化し、バッテリーが完全に充電されるタイミングを決定します。リチウムイオン バッテリーを充電する場合、充電器は自動的にシャットダウンします。逆に、SLA バッテリーを充電する場合、充電器はフロート モードに切り替わります。
フロート充電アプリケーションでは、密閉型鉛蓄電池の代わりにリチウム電池が使用される
フロート充電アプリケーションでは、リチウム電池が徐々に UPS システムや、これまで SLA 電池を使用していた他のアプリケーションに取って代わりつつあります。このタイプのリチウム電池の使用の安全性について懸念が生じています。一般的に、特定の条件が満たされていれば、標準の定電圧 SLA 充電器を使用して TechHelix の LiPo 電池を充電することは可能です。
- 充電器には脱硫設定が含まれていてはなりません。
- 急速/バルク充電電圧は 14.7V に設定する必要があります。
- 推奨フロート充電電圧は13.8Vです。
さらに、一部のスマートまたはマルチステージ SLA 充電器には、開回路電圧 (OCV) を検出する機能があります。保護モードの過放電 LiPo バッテリーの OCV は 0 V に近くなります。このような充電器は、バッテリーが消耗していると想定し、充電を試行しなくなる場合があります。代わりに、Li-Ion バッテリー設定を備えた充電器は、保護モードの過放電 Li-Ion バッテリーを回復または「起動」しようとします。
長期保存庫
バッテリーを長期間保管する場合、SLA バッテリーと LiPo バッテリーの保管要件の違いを考慮することが重要です。これらの違いの主な理由は、バッテリーの化学的性質が異なることです。
最適な充電状態 (SOC) を決定することは、バッテリーの寿命にとって重要です。Keheng の場合、SLA バッテリーは可能な限り 100% SOC に近い状態で保管する必要があります。これにより、バッテリー容量を低下させる可能性のあるプレート上の硫酸塩結晶の蓄積であるサルフェーションが防止されます。対照的に、Kaiheng リチウム バッテリーの場合、長期間にわたって電子が枯渇すると、正極の構造が不安定になります。この不安定性により、永久的な容量損失が発生する可能性があります。したがって、両端に電子が均等に分配されるように、リチウム バッテリーを 50% SOC に近い状態で保管することをお勧めします。リチウム バッテリーの長期保管に関する詳細な推奨事項については、関連するガイドラインを参照してください。
保管に影響を与えるもう 100 つの要因は、自己放電率です。SLA バッテリーは自己放電率が高いため、永久的な容量損失を避けるために、フロート充電またはトリクル充電を行って 100% SOC 近くに保つ必要があります。対照的に、Kaiheng リチウム バッテリーは自己放電率が低く、XNUMX% SOC を必要とせず、最小限のメンテナンス充電で済む場合があります。
バッテリー充電器を選択する際は、充電器がバッテリーの種類に適した電流と電圧を供給できることを確認することが重要です。たとえば、24V バッテリーに 12V 充電器を使用しないでください。また、リチウム バッテリーに SLA 充電器を使用する場合を除き、バッテリーの化学的性質に適した充電器を使用することをお勧めします。この場合、充電器に脱硫モードやバッテリー障害モードがないことを確認してください。
既存の充電器と Keheng 製品の互換性についてご質問がございましたら、充電に関するご要望に喜んでお応えいたします。