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電池を正しく選択するには?

電池は、電気機器に電力を供給する外部接続付きの1つまた複数の電気化学セルから構成されています。このガイドでは、全種類の充電式電池と充電式でないアルカリ電池について説明します。
充電式電池は、配電網を安定させるためにボタン型電池からメガワット接続システムまでと、多くの形状とサイズがあります。鉛-酸、ニッケル-カドミウム(Ni-Cd)、ニッケル-金属水素化物(NiMH)、リチウム-イオン(Li-イオン)、リチウムイオンポリマー(Liイオンポリマー)を含む電極材料と電解質の組み合わせがあります。

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  • どのように電池を選定するか?

    EPCの電池
    EPCの電池

    電池を選定する際は、次の事項を考慮する必要があります :

    • 電池の容量はミリアンペア時(mAh)で表記されています(下記の計算方法)。
    • 電圧は電極に使用される材料によって決まり、リチウム電池の場合は3.2V〜4 V、その他の電池の場合は1.2V〜2 Vです。
    • 動作温度
    • 電池のサイズと形状。
    • 用途。
    • 価格。

    どの電池にも2つの共通した特徴があります:

    • 電圧(V):充電式電池は通常12 V。12V、24V、または48Vの電圧を備えた大型の電池は、直列に接続され、約10年の耐用年数を持つように設計された別々の2Vのエレメントが使用されます。*
    • 容量(アンペア時Ah):容量を増やすには、複数の電池を並列に接続しなければなりません。

    電圧に容量をかけると、蓄えられた電気量がキロワット時(kWh)が分かります。例:12V-100Ahの電池の電気量は、12×100 = 1200Wh=1.2kWhです。

    これらの特徴に応じた電池のタイプや技術を選択する必要があります。 電池技術に勝る技術はありません。 各電池にはそれぞれ長所と短所があり、使用目的に最も適切なタイプを選択しましょう。

    電池は気候(周囲温度)や用途(放電深度)により左右される寿命や事前に定められたサイクル数を有します。 寿命を延ばし運用を最適化するには、既定の保管や使用の仕方に従う必要があります。

  • 電池の寸法の決め方

    電池の寸法を決めるには1日に予想される消費量を計算し、その合計(1日あたりのワット数)をDC電圧(ボルト数)で割ります。 50%以下に鉛蓄電池を放電することはお勧めできません。 最小電力を知るには、この結果(アンペア/日)を0.5で割ります。 24Vで作業すると、48Vで作業している場合でも12Vで使用する場合と比較して、必要な電力を2さらに4で割ることができます。*同時に動作する機器が複数ある場合は、より高い電力を供給しましょう。

  • どのようにリチウム電池を選定するか?

    パナソニックのリチウム電池
    パナソニックのリチウム電池

    リチウム電池は化学元素としてリチウムを使用する電気化学蓄電です。 リチウムを含む材料は、リチウムイオン電池が基盤になっている可能性があります。 したがってこのタイプの電池や大容量(カメラ、携帯電話など)また高エネルギー(ハイブリッド車、電気、航空産業など)の市場で、 耐用年数やコストまたは電力の一般的な規則を定めることは非常に困難です。

    リチウム電池には様々な種類があります:

    • リチウムイオン電池: 非常に高いエネルギー密度を持つ安定した電池。
    • リチウムポリマー : このリチウムイオン技術は、液体電解質の代わりにポリマー電解質を使用します。 高導電性の半固体のポリマーがこの電解質を形成します。 この技術は将来的に有望な乾燥技術です。
    • LiFePO4バッテリー : この電池のエネルギー密度は他の技術よりも低いですが、優れた耐久性と安全性を提供します。 この電池は非常用電源(UPS)に最適です。

    長所:

    • 高エネルギー密度でバッテリーの重さとボリュ-ムを減らします。
    • メンテナンスが不要。
    • 充電式。
    • 寿命が長い。
    • 自然放電しにくい。
    • 様々な形状。
    • 限られた記憶効果。

    短所:

    • 他の電池と比べ価格が高い。
    • 危険なので保護回路が必要です。
    • 輸送に対する厳格な規制。
    • 使用しなくても消耗する。

    サイクル :100%放電で約1300サイクルを提供。

    用途(すべてのリチウムを組み合わせたもの):

    • 太陽エネルギーと風力エネルギーの貯蔵。
    • 電気エネルギーの貯蔵。
    • スタンドアロ-ン使用(街路灯、タイムスタンプ、防犯カメラ、教育用レーダー、交通信号灯など)。
    • 移動用(電動バイク、電気自動車、ロボット、航空産業、ドロ-ン、ボ-ト)。
    • 携帯用電源(電池、コンバーター、パワーパック)。
  • なぜ鉛蓄電池を選定するか?

    AUNILECの鉛蓄電池
    AUNILECの鉛蓄電池

    2種類の鉛蓄電池があります :

    • 水で希釈した硫酸電解液を使用した開放型鉛蓄電池があります。 特徴は信頼性があることで、その技術は19世紀以来よく知られています。 このタイプの電池は、温度変化の影響を受けるという欠点があります。 さらに、定期的なメンテナンス(蒸留水の追加)が必要で、電解液は時間の経過とともに蒸発します。
    • ゲル電解質を用いた密閉型鉛蓄電池もあります。 製造業者によって完全に制御された安定性を持ち、手入れが不要、取扱が簡単(漏れがない)という利点があります。 通常80%の放電で約400サイクルを提供します。

    長所:

    • 正確。
    • 寿命が長い。
    • メモリー効果なし。
    • 低価格。
    • 毎月5〜10%の低い自然放電率。

    短所:

    • 重い。
    • バッテリ-時間が短い。
    • 寒さに敏感。
    • 定期的なメンテナンスが必要(オープンバッテリー専用)。
    • 低エネルギー密度。

    用途

    • 工業。
    • 鉄道および自動車の設備(トラックを含む)、飛行機、衛星など。
  • どうしてニッケル電池を選択するか?

     CHANGHONGのニッケル電池
    CHANGHONGのニッケル電池

    環境への害が少ないニッケル水素電池は、ニッケル・カドミウム蓄電池に取って代わって利用されています。 Ni-Cd蓄電池にカドミウムが存在すると、電池が切れた後リサイクルしなければなりません。* NiMH電池はエネルギー密度が高く、寿命を縮めることなく完全に放電することができます。

    容量が小さいという不利な点があるため、バッテリ-が数時間の携帯機器の充電に向いています。 一般的に80%の放電で500から700サイクルを提供します。

    ニッケル・カドミウム蓄電池の長所:

    • 20年までの非常に長い寿命。
    • 極端な温度(-20℃から+ 40℃)に耐えることができます。
    • 低い内部抵抗:早い充電能力と組み合わされた高いエネルギー密度。
    • 鉛蓄電池よりも軽いです。

    ニッケル・カドミウム蓄電池の短所:

    • 値段が高い。
    • 環境汚染物質:ニッケルとカドミウムはどちらも有害です。 電池処理/リサイクルに費用がかかる。
    • メモリ-効果のため充電する前にバッテリーを完全に放電する必要があります。
    • バッテリ-時間は平均的。

    ニッケル水素電池(NiMH電池)の長所:

    • ニッケル・カドミウムに近い。
    • メモリ-効果の影響が少ない。
    • バッテリ-が最も長持ちする。

    ニッケル水素電池の短所:

    • 値段が高い。
    • 自然放電の影響を受ける。
  • どうしてアルカリ電池を選択するか?

    CHANGHONGのアルカリ電池
    CHANGHONGのアルカリ電池

    最も一般的なモデルは、アルカリ亜鉛二酸化マンガン(Zn-MnO2)電池とリチウムマンガンアルカリ(Li-MnO2)電池です。 アルカリ電池は主に家庭用です。 主な形状は円筒形(LR3、LR6、LR14、LR20)とボタン型です。 そのサイズと重さから、アルカリ電池はリモコン、懐中電灯、時計、おもちゃなどのような低電力機器に広く使用されている。

    長所:

    • 安い。
    • 妥当な密度エネルギー。
    • どこででも購入できる。

    短所:

    • 充電ができない。
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