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      電池知識

      用語
      電池:正負極の反応を通じて化學エネルギーを電気エネルギーに変換させるデバイスです。
      一次電池:充電できず放電しかできない電池のことを指します。例えば:亜鉛マンガン、アルカリ電池、リチウムボタン電池、リチウム電池等。
      二次電池:繰り返し充電して使える電池のことを指します。例えば:鉛酸、ニッケル?カドミウム、ニッケル水素、リチウム?イオン、リチウムポリマー、燃料、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム空気等。
      その他:燃料電池、物理電池、太陽電池。
      定格容量:フル充電後、無負荷狀態で放電カットオフ電圧まで放電させる場合、出力できる電気エネルギー量のことを指し、一般的にmAhまたはAh(1Ah=1000mAh)で表記します。電池は長期使用後、放電できる電力量が減少します。所定のC-倍率條件において充電?放電するので、電池の容量はC-倍率と直接に関連します。電池の定格容量は、0.2Cの條件の下で測定した電気容量のことを指します。Cー倍率が大きくなる程、電池の放電レートは小さくなります。充電容量(AhまたはmAh)=充電電流×充電時間;放電容量(AhまたはmAh)=放電電流×放電時間。一般に、0.2Cで放電させる場合に95%~100%に達成できるが、1Cで放電させる場合に90%しか達成できないです。充電が電池原材料自體の特性に影響されるので、それなりに充電時間も長くなり、ほぼ同等の電流放電時間の120~160%となります。例えば、NI-MH AA1800mAhは、0.2C(360mA)で充電したら約6~8時間かかりますが、0.2C(360mA)で放電させる場合、5時間に達します。
       
      定格電圧:電池の正負極が化學反応により発生する電位差のことを指します。これで電圧を生じます。異なる電池の正負極材料も異なるので、電池の電圧は充電に伴い徐々に所定の値に上昇し、また、放電に伴い所定の値まで下落します。
       
      無負荷電圧:無負荷時に電池における正負極間の電圧のことを指します。
       
      內部抵抗:電池の內部で化學物質により自動的に生成する抵抗のことを指します。內部抵抗は小さくなる程、電池の充電?放電性能が優れるようになります。電池內部抵抗は直流抵抗と交流抵抗を含みます。電池の內部抵抗に影響を與える要因:①電解質の成分;②正負極電極の成分構成;③正負極電極の幾何學的面積と比表面積④金屬基板(銅及びアルミ箔);⑤電解質と正負極とのインターフェイス狀態⑥溫度;⑦充電狀態(電池の無負荷電圧);⑧測定の周波數の數値;⑨電池の內部構造。 
       
      C:電池の充放電時に電流大きさの比率を示し、即ち、倍率です。例えば、1200mAhの電池の場合、0.2Cは240mA(1200mAhの0.2倍)を示し、1Cは1200mA(1200mAhの1倍)を示します。充放電効率:充放電効率はC(倍率)と関係あり、0.2Cの條件の下で、ポリマーリチウム電池の充放電効率は99.8%です。充放電効率=放電容量/充電容量×100%
       
      放電カットオフ電圧:フル充電した電池を放電させてから、放電が終了時の電圧(それ以上放電させたら過放電になり、電池の耐用壽命ならびに性能に対し極めて大きいダメージを與えます。 
       
      放電深度:電池の定格容量と比較した放電量の比率のことを指します。
       
      過充(放)電:電池の所定した充(放)電狀態を超え、それ以上充(放)電したら電池の液漏れや劣化または故障の原因になります。
       
      エネルギー密度:単位體積當たりまたは単位體積あたり放出するエネルギーのことを指します。一般的に體積エネルギー密度(wh/l)ならびに質量エネルギー密度(wh/kg)で表記します。
       
      自己放電:電池がフル充電後に、外部回路と接觸しない上、常溫環境下に置かれる條件でその容量が自然に減衰することを指します。保管中に、電池の電力量が徐々に低下していき、その減少した量と定格容量との比例は自己放電レートと呼ばれます。通常、環境溫度による影響が大きく、高い溫度は電池の自己放電を加速させます。普通のニッケル?カドミウム、ニッケル水素電池の自己放電率は 20%/月で、低自己放電率のニッケル水素電池は2-3%/月で、リチウム電池の自己放電率は2-5%/月です。
       
      電池壽命(サイクルライフ):二次電池が1回の充放電を経ることは1サイクルと呼ばれます。特定の放電規範において、電池の容量が所定の値まで低下する前に、電池は耐えられるサイクルの回數はサイクルライフと呼ばれます。二次電池が繰り返した充放電の條件下で使用する場合、電池の容量は徐々に下落していきますので、一般的に、電池の定格容量を基準とし、電池の定格容量が當該基準の60%若しくは80%まで低下した時の充放電回數が電池の壽命です。。
       
      メモリー効果:電池のメモリー効果は、次回充電で充電できる割合をメモリーしてしまう事を指します。電池のメモリー効果を無くすためには、次回の充電前に、完全に放電させてから、充電を複數回しなければなりません。この方法だけで完全なフル充電ができます。しかしニッケル水素電池ならびにリチウム電池に関してはメモリー効果を有しません。
       
      CC/CV:CCは定電流であり、定電流で電池を充放電します;CVは定電圧であり、定電圧で電池を充電すれば、充電電流が電圧の上昇に従い下落します。一般的に、鉛蓄電池に対しては定電圧で充電します;ニッケル?カドミウム並びにニッケル水素電池に対しては定電流で充電します;リチウムイオン電池に対しては先ず定電圧(4.2V/本)それから定電流で充電します。
       
      トリクル充電:0.1C未満の電流で充電することのことを指します。一般的に、満充電狀態になる直前に、補充充電時にトリクル充電電流で充電を行い、それにより電池の耐用壽命がもっと長くなります。緊急時のスタンバイユーズなどにも使えます
       
      -△V:電池が満充電狀態になる直前、電圧がある程度のピークになってから、引き続き充電すれば、0~5mVの瞬時的な電圧低下が発生することがあることを指します。通常、充電チップは-△V値に基づき電池に対する制限を行います。
      △V/△T:電池が満充電狀態になる直前、電池表面溫度は時間とともに迅速に上昇することを指します。1分間あたりの上昇溫度を充電カットオフ條件とし、一般的に、1分間あたり1度上昇する點をカットオフ點と設定します。
       
      充放電レート: 充電狀態と放電深度はそれぞれ電池が保有する數値です。充放電狀態はパーセンテージで表記します。フル充電と完全放電は100%とします。充電狀態はSOCとし、放電深度はDODと呼ばれます。例えば:DOD=250mAh/800mAh × 100%=31.25%。
      常用の電池の紹介:
      1、アルカリ電池(Zinc-MnO2)
      この種の電池の全稱は「アルカリ亜鉛マンガン二酸化電池」です。それは、亜鉛の粉を負極とし、電解二酸化マンガンを正極とし、水酸化カリウムを電解質として作られた電池です。電力量が大きく、大放電が可能で、保管壽命が長く、出力が安定で、保持時間が長い等の利點を持ち、一般的に多く使われる乾電池です。
      2、ニカド電池(Ni-Cd)
      ニカド電池は酸化ニッケルを正極とし、酸化カドミウムを負極とし、アルカリ溶液(主に水酸化カリウム) を電解質として作られた電池であり、電動工具などに使用されます。使用後に再度充電をすることができますので、長期使用するため非常に経済的です。この種の電池は大電流放電という特徴を備える上、ニカド電池の最も致命的な欠陥は充放電過程で適切に充放電しない場合、深刻な「メモリー効果」が生じ、電池の耐用壽命を大幅に短縮させます。ニカド電池に使用されるカドミウムは有害重金屬なので、環境悪化や公害につながります。 
      3、ニッケル水素電池(Ni-Mh)
      ニッケル水素電池は、ニッケル酸化物を正極とし、水素貯蔵金屬を負極とし、アルカリ溶液(主に水酸化カリウム) を電解質として作られた電池です。この種の電池は、ニカド電池の早期代替製品であり、ニカド電池と比べ、ニッケル水素電池は更に注目すべき利點を持っています。ニカド電池にある「メモリー効果」が大幅に軽減したので、ニッケル水素電池の使用はより便利になり、サイクルライフはより長くなります。また、ニッケル水素電池は更に、高容量、高出力が可能になりました。ニッケル水素電池に有害重金屬を使用しないことにより、環境への汚染を無くすことができます。また電圧が1.2Vである為に、アルカリ電池ならびにニカド電池と互換性があり同様に使用できます。 
      4、リチウムイオン電池(Li-Ion)
      現在、多くのデジタル製品はリチウムイオン電池を電源として採用しています。リチウムの化合物を正極とし、炭素材料を負極とし、リチウム塩非水有機溶剤を電解質として作られた電池です。リチウムイオン電池のコストは高いですが、軽量、大容量、高エネルギー密度のメリットがあります。また、リチウムイオン電池は殆ど「メモリー効果」無く、有害物質が含まれていないので、幅広く応用される理由になります。但し、発火等の安全性能に問題がある電池もあります。