回路設計

Lipo(リチウムイオンポリマー)電池にはハイレートタイプがある

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リチウムイオン電池の登場に伴い、世の中の製品を小型へと導いた大きな役目を担ったと言っても過言ではない。それだけに、 旭化成名誉フェローで名城大学教授の吉野彰先生が 2019年ノーベル化学賞を授与されたのは妥当であり、当然の功績と考えられる。

さて、本題はLipo電池の一般的な性能について語りたい。以下は3.7V/600mAhのLipo電池の性能表を一部抜粋したものである。

  • 「2.2 容量」は電池容量
  • 「2.3 公称電圧」は電池の公称電圧値
  • 「2.7 充電」は上から最大充電電流、充電時の最大電圧、充電終始電流
  • 「2.8 放電」は最大放電電流、放電時の終始電圧

何れの項目も設計時には気を付けるべき、 大切な項目になります。そして、一般的なリチウムポリマー電池の性能値であると言えます。しかし、中には突出した性能を有したリチウムポリマー電池があります。それが以下の様な電池です。

これは、最初にご紹介したものと同じ3.7V/600mAhの電池の性能表を抜粋したものです。同じ様な項目が羅列されているのですが、最も数値が異なる部分は以下です。

1つ目の電池: 「2.8 放電 最大放電電流 1200mA 2C」

2つ目の電池: 「2.8 放電 最大放電電流 6000mA 10C」

最大放電電流とは、負荷接続時の電池からの最大供給可能電流です。同じ3.7V/600mAhの電池でも、電池自身の最大放電電流が異なるのは、接続負荷の必要とする容量に合わせて電池選定を想定しているからです。つまり、電池として材質を厳選したハイレートタイプのLipo電池があります。Lipo電池ならどれも同じなんて捉えていると、とんでもない事故に至ります。

選定を誤ると爆発の恐れがある

リチウムポリマー電池は電圧が3.7V共通であり、容量の差異 = 使用時間の差異と捉えている人が少なくありません。本当にそうでしょうか?上記の如く、電池で駆動する回路が要求するスペック(=負荷電力値)を知らずに選定したことで、どの様になるでしょうか。

電池の最大放電電流値よりも、接続機器側の要求電力が大きい場合、常に電池の最大定格を超えた使い方になり、リチウムポリマー電池はいつ爆発してもおかしくありません。 電池側に保護回路が搭載されている場合、過放電回路が作動する事で放電供給を止めてしまう事も考えられ、機器としては正常動作しない状態が常になることも想定できます。

電池自体の品質だけの問題ともいえない

昨今、Lipo電池の事故が多いことを受け、日本国内ではモバイルバッテリーがPSE対象機器となっています。電池自体のセル品質は非常に重要な要素であり、開発メーカーは慎重な選定をすべきです。ただし、冒頭からの例の如く、電池の差異をきちんと把握した上で、最適な選定を行えず事故に至っているケースもあり得るのではないでしょうか。一般ユーザーの方々は、乾電池の如く、その辺りに転がっているLipo電池を付け替えするのは、決してやってはいけないと警鐘を鳴らしておきたいと思います。冒頭で書いた通り、機器の小型化が実現できたのは、エネルギー容量を大きくしつつ、内包するケースを小さくできたことから実現できている技術であり、小さい見た目には比例しない爆発エネルギーを秘めています。

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