バッテリーの目的は、エネルギーを貯蔵し、必要なときに放出することです。 このセクションでは、さまざまな C レートでの放電を検証し、バッテリーが安全に到達できる放電深度を評価します。 この文書では、さまざまな放電の兆候を観察し、さまざまな負荷パターンでのバッテリー寿命についても調査しています。
電気化学電池には、充電中はエネルギーが高いままであり、充電がなくなると急速に低下するという点で、他のエネルギー貯蔵装置に比べて利点があります。 スーパーキャパシタには線形放電があり、圧縮空気とフライホイール蓄電装置は、最初に最大の電力を供給することでバッテリーの逆になります。図1、2、3貯蔵エネルギーのシミュレーションされた放電特性を示します。
ほとんどの充電式バッテリーは一時的に過負荷になる可能性がありますが、これは短時間に留める必要があります。 バッテリーの寿命は、充電、放電、温度などのストレスのレベルと持続時間に直接関係します。
リモコン (RC) 愛好家は、定格容量の 30 倍である 30C の C レートで放電することで、「壊れやすい」高性能バッテリーの許容範囲を最大限に拡張する特別な種類のバッテリー ユーザーです。 RC ヘリコプター、レースカー、高速ボートと同じくらいスリル満点です。 パックの寿命は短くなります。 RC 愛好家は妥協をよく知っており、その代償を払って追加の安全上のリスクに遭遇することをいとわない。
重量当たりのエネルギーを最大化するために、ドローンメーカーは高容量のセルに惹かれ、エネルギーセルを選択します。 これは、重い負荷と長い耐用年数を必要とする産業とは対照的です。 これらのアプリケーションでは、容量を抑えながらより堅牢なパワー セルが求められます。
放電の深さ
鉛酸は 1.75V/セルまで放電します。 ニッケルベースのシステムでは 1.0V/セル。 ほとんどのリチウムイオンは 3.0V/セルです。 このレベルでは、エネルギーの約 95 パーセントが消費され、放電が継続すると電圧が急速に低下します。 バッテリーを過放電から保護するために、ほとんどのデバイスは、指定された放電終止電圧を超えて動作することを禁止しています。
放電後に負荷を取り除くと、正常なバッテリーの電圧は徐々に回復し、公称電圧に向かって上昇します。 電極内の金属の親和性の違いにより、バッテリーが空の場合でもこの電位が発生します。 寄生負荷または高い自己放電があると、電圧の回復が妨げられます。
電動工具でコンクリートに穴を開ける場合のように、負荷電流が高いとバッテリー電圧が低下し、早期のカットオフを防ぐために放電終止電圧しきい値が低く設定されることがよくあります。 非常に低い温度で放電する場合、バッテリ電圧が低下し、バッテリ内部抵抗が増加するため、カットオフ電圧も下げる必要があります。
鉛蓄電池を過充電すると、腐った卵のような臭いがする無色で有毒な可燃性ガスである硫化水素が発生する可能性があります。 硫化水素は、沼地や下水道での有機物の分解中にも発生し、火山ガスや天然ガス中にも存在します。 ガスは空気より重く、換気の悪い空間の底に蓄積します。 最初は強いですが、時間の経過とともに嗅覚が鈍くなり、犠牲者はガスの存在に気づきません。
放電サイクルとは何ですか?
放電/充電サイクルは、一般に、充電されたバッテリーを完全に放電し、その後再充電することとして理解されていますが、常にそうとは限りません。 バッテリーが完全に放電されることはほとんどなく、メーカーはバッテリーの評価に 80 パーセントの放電深度 (DoD) の計算式を使用することがよくあります。 これは、利用可能なエネルギーの 80 パーセントのみが供給され、20 パーセントが予備として残ることを意味します。 完全放電未満でバッテリーをサイクルさせると耐用年数が延びますが、バッテリーは通常、ある程度の予備容量を残した状態で再充電されるため、メーカーはこれが全サイクルよりも現場での表現に近いと主張しています。
何が放電サイクルを構成するかについての標準的な定義はありません。 一部のサイクルカウンターは、バッテリーが充電されるとフルカウントを追加します。 スマート バッテリーでは、放電サイクルに適格となるために、充電後に 15 パーセントの放電が必要な場合があります。 それ以下のものはサイクルとしてカウントされません。 衛星のバッテリーは、衛星の日中に再充電されるまで、通常 30 ～ 40 パーセントの DoD を持っています。 新しい EV バッテリーは 80% までしか充電できず、30% まで放電する場合があります。 この帯域幅は、バッテリーが消耗するにつれて徐々に広がり、同じ走行距離が得られます。 完全な充電と放電を避けることで、バッテリーのストレスが軽減されます。
ハイブリッド車は、加速中にバッテリーが再充電されるまでの容量の一部のみを使用します。 車両のモーターをクランキングするときにスターター バッテリーから消費されるエネルギーは 5% 未満であり、これは自動車業界ではサイクルとも呼ばれます。 サイクル数の参照は、それぞれの義務に応じて行う必要があります。
放電サイクルまたはサイクル数への言及は、すべてのバッテリー用途に同様に適切に関連しているわけではありません。 放電サイクルのカウントが寿命状態を正確に反映しない一例は、記憶装置 (ESS) です。 これらのバッテリーは、必要なときに短期間のエネルギーを供給し、過剰な場合は貯蔵することで、風力発電や太陽光発電による再生可能エネルギーを補います。 充電と放電の間の時間はミリ秒単位で指定できます。 一般的なバッテリーの充電状態は 40 ～ 60% です。 サイクルカウントではなく、クーロンカウントが摩耗を測定する手段として使用される場合があります。