低温性能：屋外監視装置におけるナトリウムイオンとLFPの比較。調達担当者にとってはお馴染みの話だ。ソーラー発電のLFPシステムは7月には完璧に動作するが、冬の最初の凍結が訪れると真っ暗になる。機器の故障に直面しているのではなく、0℃以下では物理的に充電できない標準リチウムの厳しい「低温充電限界」と戦っているのです。何年もの間、重要なアウトドア用品の24時間365日の稼働時間を維持するための唯一の回避策は、エネルギーを消費するヒーティングパッドでバッテリーを包むことでしたが、これはコストがかかり、信頼性も低いものでした。しかし、もっと良い方法がある。今こそ ナトリウムイオン電池パック寒さに耐えるだけでなく、寒さの中で成長する化学。
カマダパワー 12V 100Ah ナトリウムイオンバッテリー
凍ったバッテリー」問題：冬にLFPが故障する理由
なぜナトリウムイオン電池がEUと米国の産業市場で人気を集めているのかを理解するためには、まず、なぜ水銀が下がるとLFP（リン酸鉄リチウム）が苦戦するのかを見てみる必要がある。
充電限界 (0°C/32°F)
ほとんどのLFPバッテリーのデータシートには、-20℃までの放電温度が記載されている。紙の上では問題なさそうに見えるが、それは罠だ。本当のボトルネックは 放流それは チャージング.
これが技術的な現実である：リチウム電池の内部では、イオンは液体の電解液を通して正極と負極の間を移動する。温度が氷点下（0℃/32°F）に近づくと、電解液はどろどろになる。粘度が高くなる。
この状態でバッテリーに充電電流を流そうとすると、リチウムイオンはグラファイト負極に十分に速くインターカレート（吸収）することができない。その代わり、負極の表面に金属状に積み重なる。これを リチウムめっき.
リチウムめっきは壊滅的である。容量を永久的に低下させ、セパレーターを突き破って短絡を引き起こす微細なスパイクであるデンドライトを発生させる可能性があります。このため、高品質のバッテリー管理システム（BMS）には、ハードコードされたルールがあります： 0℃以下ではすべての充電電流を遮断する。
そのため、たとえ冬の晴れた日であっても、LFPバッテリーは1ワットの電力も受け入れないままそこに置かれている。
ヒーティングパッドの隠れたコスト
エンジニアたちは、この問題をヒーティングパッドで解決しようとしてきた。バッテリーの電力を使ってセルを5℃まで温め、それから充電を開始する。
しかし、産業界の顧客と仕事をした経験から言うと、その計算が現場でうまくいくことはめったにない。
一般的な加熱フィルムの消費電力は20～30Wである。冬場、太陽光の収穫時間は短く、有効な光は4～5時間程度である。標準的な50Wや100Wのソーラーパネルを使用している場合、ヒーターは寄生虫となる。バッテリーを暖めようとするだけで、最初の2時間の太陽光を使い果たしてしまう。バッテリーが十分に暖まり充電できるようになる頃には、太陽はすでに沈んでいる。結局、電力不足に陥り、システムはシャットダウンしてしまう。
電圧サグとデバイスの再起動
バッテリーの充電が残っていても、寒さが続くと、バッテリーの寿命が短くなります。 内部抵抗（IR） LFP細胞がスパイクする。
例えば、防犯カメラが赤外線暗視LEDを作動させたとしましょう。すると突然電流が流れます。バッテリーは寒さで内部抵抗が高いため、電圧は瞬時に低下します。カメラのカットオフ電圧（12Vシステムの場合、通常は10.8Vまたは11V）を下回ると、カメラは再起動します。ブート・ループ」に入り、データを記録することなくバッテリーをさらに消耗します。
ナトリウムイオン寒冷地のゲームチェンジャー
ナトリウムイオン電池 (Naイオン）は単にリチウムより安いだけでなく、構造的に極端な温度性能に優れている。
ヒーターなしで-20℃で充電
これは、オフグリッドシステムを設計している人にとってのキラー機能である。ナトリウム系電解液と硬質炭素陽極のユニークな特性により、ナトリウムイオンは凍結状態でも高い移動度を維持する。
でナトリウムイオンバッテリーパックを安全に充電できる。 -20°C メッキやデンドライト形成のリスクを冒すことなく、適切なレート（通常0.5℃～1℃）で行うことができる。
それがソーラー発電のサイジングにとって何を意味するか考えてみよう。加熱抵抗器にエネルギーを浪費する必要はありません。ソーラーパネルが収穫したエネルギーの100%は、直接化学貯蔵に使われます。北欧や北米の冬の低照度条件下では、1ワットアワーが重要です。
容量保持率（90%と50%の比較）
データを見てみよう。標準的なLFPパックを-20℃に晒すと、運が良ければ定格容量の50%から60%を取り出せるかもしれない。崖から落ちるのだ。
対照的に、ナトリウムイオン電池は約 85%～90% の容量を-20℃で発揮します。さらに、-30℃のテストでは80%を超えた。調達担当者にとって、これは冬のロスを補うためだけに巨大なバッテリーを購入する必要がないことを意味します。冬場の100Ahナトリウム・バッテリーは、50Ahのバッテリーではなく、100Ahのバッテリーのように機能します。
安定動作電圧
電圧サグ」の問題を覚えているだろうか？ナトリウムイオンはもともとイオン伝導率が高い。その結果、低温時の内部抵抗が低くなります。データを送信するためにモデムが起動しても、電圧は硬いままです。機器はオンライン状態を維持します。
ケーススタディカナダのソーラー野生動物カメラ (-25°C)
私たちは最近、カナダ・アルバータ州北部の野生生物モニタリングステーションに関するプロジェクトのコンサルティングを行った。その環境は過酷で、マイナス25℃前後の気温が何週間も続く。
失敗したLFPセットアップ（特大＆複雑）
オリジナルのセットアップでは、自己発熱型BMSを内蔵した12V 100AhのLiFePO4バッテリーを使用していた。ヒーターをサポートするために、100Wのソーラーパネルを設置する必要があった。
結果は？ 失敗。曇り空の1週間、ソーラーパネルがヒーターを動かすのに十分な電流を生成できなかった そして バッテリーを充電した。ヒーターが予備エネルギーを使い果たし、技術者がユニットを交換するために（多額の費用をかけて）車で出向くまでの3週間、システムは真っ暗になった。
ナトリウムイオンの成功（シンプル＆ロバスト）
私たちはユニットをナトリウム・イオン電池パックに交換した。 格下げ ソーラーパネルを50Wにする。
結果は？ 成功だ。日の出時、気温-20℃でも、ナトリウム・バッテリーはすぐに充電電流を受け入れた。ヒーターパッドに給電する必要はなかった。システムは冬の間、年中無休でオンラインを維持した。熱管理システムを取り除いたシンプルさは、実際に全体的な信頼性を向上させた。
ナトリウムは魔法ではないし、物理学も適用される。トレードオフがあり、通常は密度の問題だ。
ナトリウムイオン電池がかさばる理由
ナトリウム原子はリチウム原子よりも物理的に大きく重い。その結果、現在のナトリウムイオン電池の重量エネルギー密度は約 140-160 Wh/kgLFPは160-170Wh/kgである（NCMはもっと高い）。
実用的に言えば、ナトリウム電池パックは次のようなものだ。 20%～30% 物理的に大きい 同等のLFPパックよりも
ポールマウント・ボックスにサイズは重要か？
EVではサイズが重要です。しかし、電柱に設置する据え置き型のNEMAエンクロージャーの場合はどうでしょう？通常は違います。
設置業者に少し深い防水ボックスを使うように頼むのは、ちょっとした不便です。実際、エンクロージャーのサイズを2インチ大きくすることは、ソーラーパネル、ウィンドロードブラケット、ケーブル配線をアップグレードして加熱式リチウムシステムをサポートするよりもはるかに安く簡単です。
システムコスト分析：ナトリウムが全体として安い理由
今日のセルコストだけを見れば、ナトリウムはサプライチェーンの新規性により、LFPより若干高いか同等に見えるかもしれない。しかし、調達担当者は 総所有コスト（TCO）.
格付け引き下げ」の数学
寒冷地でLFPを使用する場合、エンジニアはシステムを "オーバーサイズ "にしなければならない。冬に50Ahの電力を使うには、100AhのLFPバッテリーを買う。そのバッテリーを充電してヒーターを動かすには、200Wのソーラーを買う。
ナトリウムイオンの場合、それほど積極的にディレーティングする必要はありません。60Ahのナトリウムパックと80Wのパネルで同じ信頼性を実現できます。パネル、取り付け金具、輸送重量、ケーブルのコストを節約できます。バッテリーは数ドル高くつくかもしれませんが システム コストが下がる。
比較LFP（LiFePO4）とナトリウムイオン（Naイオン）の低温仕様比較
エンジニアリング・チームのためのクイック・リファレンス・ガイドです：
| メートル | LFP (LiFePO4) | ナトリウムイオン（Naイオン） |
|---|
| 最小安全充電温度 | 0°C | -20°C～-40°C |
| 20℃における容量 | ~50-60% | ~85-90% |
| 暖房パッドは必要か？ | はい（必須） | いいえ |
| 電圧安定性（コールド） | 不良（ハイサグ） | 素晴らしい |
| エネルギー密度 | ハイ（コンパクト） | 中程度（かさばる） |
| 最適 | 夏/温帯ゾーン | 冬／北極／高山 |
バイヤーズガイドナトリウムシステムの構成
テスト準備完了 ナトリウムイオン電池 次のデプロイメントのために統合の頭痛の種を避けるために、以下の2つのヒントを心に留めておいてください。
適切なMPPTコントローラーの選択
ナトリウムイオンの電圧カーブはLFPとは異なる。標準的な12Vナトリウムパックの公称電圧は、多くの場合、およそ 12.4V (セルあたり3.1V）であるのに対し、LFPは 12.8V (セルあたり3.2V）。
ソーラーチャージコントローラーで標準の "LiFePO4 "設定を使用すると、ナトリウムパックを過充電する可能性があります。MPPTコントローラーに "ユーザー定義" モードでバルク電圧とフロート電圧を手動で設定するか、「ナトリウム/ナウイオン」サポートを明示している新しいコントローラーを探す。
冬のIPレーティング
バッテリーの化学的特性は寒さでも機能するが、エンクロージャーはどうだろう？冬は結露や融雪が発生します。バッテリーが頑丈であっても、パックが密閉されていることを確認してください。 IP67規格.私たちは、安価なIP54エンクロージャー内のBMS端子に水が滴下したために、完全に良好なナトリウム電池が故障したのを見たことがある。
結論
屋外のモニタリングや産業機器にとって、戦いは最大容量の問題ではない。 継続的可用性.LFPバッテリーが1月に充電を拒否しても、7月に多くのエネルギーを保持できるかどうかは関係ない。ナトリウムイオン・テクノロジーは、高緯度や高山での用途に最も理にかなった選択肢であるところまで成熟した。暖房システムの複雑さを解消し、電力スパイクの間でも安定した電圧を維持し、凍てつくような朝に太陽が昇れば、システムが実際に充電されることを保証します。寒さでデータの完全性が損なわれないようにしましょう。
ヒーターや特大パネルで冬と戦うのはもうやめよう。 お問い合わせ を使用してモニター機器をアップグレードすることができます。 カマダパワー ナトリウムイオン電池 天候に左右されることなく、24時間365日の稼働を保証します。
よくあるご質問
標準的な鉛蓄電池充電器でナトリウム電池を充電できますか？
一般的にはそうですが、注意が必要です。ナトリウムイオンバッテリーの充電プロファイルは、鉛蓄電池と驚くほど似ています（CC/CVカーブ）。ただし、電圧カットオフをチェックする必要があります。鉛蓄電池の充電器に "脱硫 "または "均等化 "モードがあり、電圧が高くスパイクする場合（12Vシステムで15V以上）、ナトリウムBMSにダメージを与える可能性があります。常に均等化を無効にできる充電器を使用してください。
ナトリウムイオン電池の絶縁は必要ですか？
その一方で 必要 ヒーティングパッド、基本的な断熱材（箱の中の発泡スチロールの裏地のような）は、やはり良いアイデアです。バッテリー自身の動作で発生する熱を保持し、内部抵抗を可能な限り低く保つのに役立つ。しかし、LFPとは異なり、安全性や充電のために積極的な加熱は必要ない。
ナトリウムイオン電池の最低温度は？
ほとんどの市販のナトリウムイオンセルは、以下の電圧まで放電が可能である。 -40°C.充電は通常、安全である。 -20°C または -30°C 特定のセルメーカーによって異なる。お使いのパックのデータシートを必ずご確認ください。
ナトリウム電池とLFP電池を誤ってバンクに混ぜてしまったら？
これをやってはいけない。 両者は放電カーブと公称電圧が異なります。これらを並列に接続すると、電圧の高いバッテリーから低いバッテリーへ電流が流れ、BMSのシャットオフや安全上の問題を引き起こす可能性があります。バッテリーの化学的性質は常に分けてください。