リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを紐解く8つの概要
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを紐解く8つの概要
近年の電気代値上げにより「光熱費の増加」日常生活の中で、電気の使用を躊躇する機会が増えていませんか？
電気代がとても高く感じ、使用を控えた経験があります。そんな過去の苦い経験から「電力をもっと自由に使いたい」気持ちが芽生え、ソーラーパネルとリン酸鉄リチウムイオンバッテリーを使用電力の発電から蓄えるまで、自宅へ取り入れました。
安全に電力を取り出せると追加部品を揃える事で非常用電源としても使えるするための前提条件として、今回は【リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを紐解く8つの概要】についてお伝えします。リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを知り、取り扱う事でバッテリー選びの基準を決めましょう。リン酸鉄リチウムイオンバッテリーとは
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー内部には「セル」と呼ばれる定格電圧・容量の決められた電池が複数入っています。始めにバッテリーを紐解く8つの概要を伝える前に、電池セル構成から知り特徴を覚えましょう。
四角柱型と電池型。2タイプの電池形状から「四角柱」を対象に、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの話しを伝えます。電池型については、四角柱と比べ容量の少ないタイプと覚えて頂いて問題ありません。
基本情報：正極素材：リン酸鉄リチウム
負極素材：グラファイト(黒鉛)
電解液：リン酸鉄リチウム
セル構成：3.2V4直列
正極素材にリン酸鉄リチウムとは、リチウム(Li)・鉄(Fe)・リン(P)を使用した無機化合物です。一般的な呼び方はLFP、LiFePO4、リン酸鉄リチウムなど馴染みのある3通りの呼び名が有り、電解液へリン酸鉄リチウムを使用します。負極素材へ炭素結晶型グラファイト(黒鉛)を使用した 3.2V構成の複数セルからバッテリー形成を行いリン酸鉄リチウムイオンバッテリーが作られます。他のリチウムイオンバッテリーと比較すると、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは100%充放電回数の幅が広い、他バッテリーよりサイクル数が多く寿命が長い、レアメタルを使用しないため安価に製造可能、発火温度まで到達しないなどのメリットがあります。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー発火しやすいですか？
釘差し実験など通常リチウムイオンバッテリーでは発火する場面でも、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは白煙止まりです。(安全性が高い|温度90℃)但し、白煙内にはハフニンを含みます(有害)。万が一白煙を目撃した場合は、空気の入れ替え(換気)を充分に行ってください。主に専用充電器外のバッテリーチャージ・バッテリーケース破損など、セル膨張・リン酸鉄リチウムイオンバッテリー液漏れ破裂する原因に繋がり、他の部品よりショート・発火するリスクが高まることを覚えましょう。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーのメリットとデメリット
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの生産コストが低いため販売金額が安い、大容量化により長寿命を更に底上げする、充電・放電に特化した使い方ができるなどのメリットがあります。寒い環境での充電に弱い、エネルギー密度が他のリチウムイオンバッテリーと比較して低い、他のリチウムイオンバッテリーと比較して重い、 電池温度が上がると充電量が少なくなるなどのデメリットがあります。40℃以上を超えるような場所での使用保管は控え、一定の涼しい環境作りを心掛けリン酸鉄リチウムイオンバッテリーデメリットを克服しましょう。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの充電方法
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは3つの充電方法があります。LiFePO4専用充電器を使い、家庭用コンセントから充電、LiFePO4対応走行充電器を使い、自動車のオルタネーターから充電、LiFePO4対応チャージコントローラーを使い、ソーラーパネルから充電できます。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電する際の注意点
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電しながら使用できます。但し、定格電圧以上⇔充電限度電圧内までの使い方を心がけましょう。例え|12.8V(定格電圧)⇔14.6V(充電限度電圧)内のバッテリー充放電に収める事です。例え|12.8V(定格電圧)⇔14.6V(充電限度電圧)内のバッテリー充放電に収める事。動かしたい電化製品が、使い終わるタイミングでバッテリー電圧11.0Vになる。充電をしながら電圧が深く下がるまで放電すると、バッテリー劣化へ繋がる速度が増します。実容量を使い切る出力は、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー寿命を大きく短縮するため、そのような使い方の場合は、バッテリー個数を増やして定格電圧以下まで出力しない工夫を施しましょう。定格電圧以下まで日常的に充放電すると、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは必ず短命になります。加えて暑くなる場所での充電しながら放電(使用)する。コチラも先ほど伝えた通り、電池劣化へ繋がります。PVチャージをする場合は、MPPTコントローラーからバッテリーへ直接チャージを控え、バスバー経由の充電放電を心がけるなど、充電しながら使用するには守ることが多いのが特徴です。
※数多くのYouTuberが行っている実容量チェックを基準にリン酸鉄リチウムイオンバッテリーを選び同じような使い方を一年以上続けた場合は、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー劣化により容量が持ちません。(日常的に使っていない事がわかります。)リン酸鉄リチウムイオンバッテリーとリチウムイオンバッテリーの違いは
コバルト(Cobalt)、ニッケル(Nickel)、マンガン(Manganese)、三元素(NMC)、チタン、リチウムポリマー、リン酸鉄(LFP)。※順番が高いほどエネルギー密度が有り安全性が低いです。
一覧を見て分かる通り「コバルト・ニッケル・マンガン」レアメタルを使用するため、素材として高価な物です。三元素・チタンに関しても同様になります。大容量化して使うことが前提のリン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、容量に比べて生産コストが掛からない事が特徴です。※電解質に高分子ポリマーを採用した燃えにくいが爆発などの危険性はあります。充放電を繰り返すリチウムイオン2次電池として多く普及をしていますが、大容量化を目にする機会は少なくスマホバッテリーへ多く普及しています。サイクル数0%⇔100%充放電回数の幅が広い・他バッテリーよりサイクル数が多く寿命が長いです。
リチウムイオン電池の劣化挙動調査|https://www.jst.go.jp/lcs/pdf/fy2019-sr-01.pdf
こちらのPDFまとめにあるサイクル試験を要約します。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー ポータブル電源を自作
- 簡易的な自作
- 安全対策を強めた自作
簡易的なポータブル電源の自作
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーと正弦波インバーターなどの2点の主要部品へ、接続ケーブルを使ったポータブル電源の自作です。プラスドライバー1本有れば作れる簡易的な電源システムになります。野外に持ち出しせて、電源の無い環境でも電化製品が使えるメリットがあります。非常用電源としても最適ですが、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電にはLiFePO4専用充電器が必要です。家庭用ACコンセントより簡易ポータブル電源の充電を行うため、電気代が発生するを覚えましょう。
安全対策を強めたポータブル電源の自作
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電口を増やすためには、安全対策が不可欠になります。その代わり、LiFePO4専用充電器を使用しないバッテリーチャージが可能になり、簡易的なポータブル電源の自作と比べて電気代の発生はありません。再生可能エネルギー太陽光発電からリン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電ができます。ソーラーパネル、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー、正弦波インバーター、 MPPTチャージコントローラー(LFP対応モデル)。上記4点の主要部品に安全対策を加え、太陽光の差し込む時間帯のリン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電が可能です。 安全対策に必要な部品はバッテリースイッチ、ヒューズ類、各種ブレーカー類、端子類(コネクタ)、ケーブル、バスバーがあります。
スイッチの機能：高い出力を必要とするバッテリー放電のOn・Offを行う。
ヒューズの機能：設計以上の充放電やケーブル劣化断線により送電の流れを止める。
ブレーカーの機能：任意や許容量オーバーどちらの状況でも回路を立つ。
端子の機能：主要部品から電力を安全にケーブルへ引き渡す。
太いケーブルの機能：バッテリー出力量が上がる状況でもケーブル発熱を抑える。
バスバーの機能：電力分岐を行え一時的に充放電の流れを停滞させバッテリー負担を軽減する。
ソーラー発電を受け付けるポータブル電源の自作には「発電・充電・放電を制御する主要部品に加え、安全対策に必要な部品が不可欠です」
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーおすすめLiTimeバッテリー3選
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー種類について、基本的な情報として、12V(12.8V)、24V(25.6V)、48V(51.2V)3つの電圧帯が日本国内では人気です。48Vバッテリーに関しては、電子工作物30V以上の制限を超えるため設置には資格が必要になります。分電盤と繋がない独立したオフグリッドソーラーでも、取り扱い電圧を超えるため注意が必要です。逆に12V・24Vどちらか2択へ絞られる事は、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー選びは簡単と捉えて下さい。
LiTimeは中国リチウム電池業界の優位性に頼って、アメリカに4つの倉庫、日本に2つの倉庫、ドイツに1つの倉庫あり、世界中の3000,000人を超える顧客にサービスを提供しています。
1.グレードAのLiFePO4バッテリーセル
2.並列と直列可能（最大4直列4並列、20.48kWhのエネルギー)
3.キャンピングカー、防災、太陽光発電、オフグリッドに適用
4.CE・FCC・FCE・UL・RoHS・UN38.3・PSEの認証取得済み
1.100％DOD＆10年寿命
2.1/3軽量＆ポータブル
3.2.56kWhの高エネルギー
4.バッテリーアプリケーションに暖かいヒント
1.最大10日間の連続給電
2.1/2の省スペース
3.4000~15000回の充放電
4.一流のコンパクトな構造
まとめ
一番大切なことは「知名度が有るメーカーを選ぶこと」長くバッテリー販売を手掛けるリン酸鉄リチウムイオンバッテリーブランドを選ぶことです。LiTime のリン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、UL認証の先進的なグレードA LiFePO4セルを採用し、エネルギー密度が高く、より安定した性能と大きなパワーを持っています。PSE、 FCC、CEなどの認定証明を取得していることで、安全性が保証されています。5年間の保証が付いているため、長期にわたり安心してお使いいただけます。これから大容量のリン酸鉄リチウムイオンバッテリーの購入を考えている方はぜひ検討してみてください。