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リチウムイオン電池は、さまざまな家庭用電化製品に広く使用されています。これらは、MP3 プレーヤー、電話、PDA、ラップトップなどのアイテムで一般的です。他のテクノロジーと同様に、リチウムイオン電池にはさまざまな長所と短所があります。
長所:
高いエネルギー密度: 高いエネルギー密度は、リチウムイオン電池技術の主な利点の 1 つです。携帯電話などの電子機器は、より多くの電力を消費しながら、次の充電までの動作時間を長くする必要があるため、より高いエネルギー密度を備えたバッテリーが常に必要とされています。これに加えて、電動工具から電気自動車まで、多くの電力用途があります。リチウムイオン電池が提供するはるかに高い電力密度は、明らかな利点です。電気自動車には、エネルギー密度の高いバッテリー技術も必要です。
自己放電： 多くの充電式バッテリーの問題の 1 つは、自己放電率です。リチウムイオン電池は、Ni-Cad や NiMH などの他の充電式電池よりも自己放電率がはるかに低いです。通常、充電後の最初の 4 時間は約 5% ですが、その後は 1 か月あたり約 1 ～ 2% の数字に下がります。
メンテナンスの手間がかかりません: リチウムイオン電池の大きな利点の 1 つは、性能を確保するためのメンテナンスが不要であることです。
ニカドセル メモリ効果を示さないようにするには、定期的な放電が必要でした。これはリチウムイオン電池には影響しないため、このプロセスやその他の同様のメンテナンス手順は必要ありません。同様に、鉛蓄電池もメンテナンスが必要で、定期的にバッテリー液を補充する必要があるものもあります。
幸いなことに、リチウムイオン電池の利点の 1 つは、積極的なメンテナンスが必要ないことです。
セル電圧: 各リチウムイオン電池によって生成される電圧は約 3.6 ボルトです。これには多くの利点があります。標準的なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、さらには標準のアルカリ電池のセルあたり約 1.5 ボルト、鉛酸電池のセルあたり約 2 ボルトよりも高いため、各リチウムイオン電池の電圧が高く、必要なセルの数が少なくなります。多くのバッテリーアプリケーションに対応します。スマートフォンの場合、必要なのは単一のセルだけであり、これにより電源管理が簡素化されます。
負荷特性: リチウムイオン電池またはバッテリーの負荷特性はかなり良好です。最後の充電が使用されると低下するまで、セルあたり適度に一定の 3.6 ボルトを供給します。
プライミングの必要なし: 一部の充電式セルは、最初の充電時にプライミングが必要です。リチウムイオン電池の利点の 1 つは、動作可能な状態で提供され、すぐに使用できる状態である必要がないことです。
さまざまなタイプをご用意: リチウムイオン電池にはいくつかの種類があります。リチウムイオン電池のこの利点は、必要な特定の用途に適切な技術を使用できることを意味します。一部の形式のリチウムイオン電池は高い電流密度を提供し、民生用モバイル電子機器に最適です。他の製品は、はるかに高い電流レベルを提供でき、電動工具や電気自動車に最適です。
短所:
必要な保護: リチウムイオンセルとバッテリーは、他の充電式テクノロジーほど堅牢ではありません。過充電や過度の放電から保護する必要があります。これに加えて、電流を安全な範囲内に維持する必要があります。したがって、リチウムイオン電池の欠点の 1 つは、電池を安全な動作限界内に確実に保つために保護回路を組み込む必要があることです。
幸いなことに、最新の集積回路技術を使用すると、これを比較的簡単にバッテリに組み込んだり、バッテリが交換できない場合は機器内に組み込んだりすることができます。バッテリー管理回路の組み込みにより、特別な知識がなくてもリチウムイオンバッテリーを使用できるようになります。充電したままにすることができ、バッテリーが完全に充電されると、充電器はバッテリーへの供給を遮断します。
リチウムイオン電池に組み込まれた保護回路は、その動作のさまざまな側面を監視します。過剰な電圧がセルを損傷する可能性があるため、保護回路は充電中の各セルのピーク電圧を制限します。通常、バッテリーの接続は 1 つだけであるため、通常は直列で充電されます。そのため、異なるセルは異なるレベルの充電を必要とするため、1 つのセルが必要な電圧よりも高い電圧になる可能性があります。
また、保護回路は、放電時にセル電圧が低下しすぎることを防ぎます。これは、1 つのセルがバッテリーに他のセルよりも少ない電荷を蓄えることができ、その電荷が他のセルよりも先に使い果たされる場合に発生する可能性があります。
保護回路のさらなる特徴は、極端な温度を防ぐためにセル温度が監視されることです。ほとんどのパックの最大充放電電流は 1°C ～ 2°C に制限されています。そうは言っても、急速充電すると時々少し温かくなることがあります。
エージング： 家庭用電化製品におけるリチウムイオン電池の主な欠点の 1 つは、リチウムイオン電池が経年劣化することです。この時間は時間やカレンダーに依存するだけでなく、バッテリーが経験した充放電サイクルの数にも依存します。多くの場合、バッテリーは 500 ～ 1000 回の充放電サイクルに耐えるだけで容量が低下します。リチウムイオン技術の発展に伴い、この数値は増加していますが、しばらくするとバッテリーの交換が必要になる可能性があり、バッテリーが機器に組み込まれている場合には問題になる可能性があります。
リチウムイオン電池は、使用の有無にかかわらず劣化します。使用量にもかかわらず、容量の減少には時間に関連する要素もあります。一般的な消費者向けコバルト酸リチウム、LCO バッテリーまたはセルを保管する必要がある場合は、部分的に (約 40% ～ 50%) 充電し、涼しい保管場所に保管する必要があります。このような条件下で保管すると寿命が延びます。
交通機関： このリチウムイオン電池の欠点は、近年になって表面化しています。多くの航空会社はリチウムイオン電池の持ち込み数を制限しており、これは輸送が船舶に限定されていることを意味します。
飛行機を利用する旅行者の場合、リチウムイオン電池を機内持ち込み手荷物に入れる必要があることがよくありますが、セキュリティポジションの場合、これは時々変更される可能性があります。ただし、電池の数には限りがある場合があります。リチウムイオン電池を個別に持ち運ぶ場合は、保護カバーなどで短絡を防止する必要があります。大型モバイルバッテリーで使用されているような大型リチウムイオン電池の場合は特に重要です。
大きなモバイルバッテリーを持ち運べるかどうか、飛行前に確認する必要があります。残念ながら、その指針は必ずしも明確であるとは限りません。
料金： リチウムイオン電池の主な欠点はコストです。通常、ニッケルカドミウム電池よりも製造コストが約 40% 高くなります。これは、追加コストが大きな問題となる大量生産の消費者製品での使用を考慮する場合に重要な要素です。
技術開発: リチウムイオン電池は何年も前から利用可能になっていますが、非常に発展途上の分野であるため、一部の人にとってはまだ未熟な技術であると考えられています。これは、テクノロジーが一定ではないという点で不利になる可能性があります。ただし、新しいリチウムイオン技術が常に開発されているため、より優れたソリューションが利用可能になると利点も得られます。
