想像してみてほしい。バッテリーのバッチをソーラーセットアップに投入する。それからわずか3カ月後、そのうちの20%がフル充電を保てなくなった。このような急激な低下は、あらゆるシステムの信頼を揺るがすものです。バッテリーを販売したり、機器に組み込んだりする場合、容量の急速な低下は、あなたのビジネスと顧客にとってトラブルを意味します。
この記事では、バッテリーが早期に容量を失う本当の原因は何か、誰が最も大きな打撃を受けるのか、そしてそれを事前に食い止めるにはどうすればいいのかについて説明する。
12V 100ahリチウムバッテリー
能力を失う」とはどういうことか？
バッテリーの容量は、アンペア時（Ah）であれワット時（Wh）であれ、どれだけのエネルギーを蓄え、放出できるかを示しています。容量が減っても、完全に死んだわけではありません。
バッテリー内部では、化学変化によって使用可能なエネルギーが静かに削られていく。電圧が正常に見えても、時間が経ったり、使い方が悪かったりすると、そのようなことが起こります。お使いのギアが長持ちしなくなったり、バッテリーの消耗が早くなったり、充電が以前より遅くなったりするかもしれません。
表1：バッテリーの健全性のために追跡すべきもの
| メートル | その意味 | ヘルシー・レンジ |
|---|
| SoH（健康状態） | 残存エネルギー対新エネルギー | 90%以上は良好、80%以下は赤信号 |
| IR（内部抵抗） | バッテリーが電流にどれだけ耐えられるか | ほとんどの新しいリチウムイオンで100 mOhm以下 |
| サイクル数 | フル充電／放電の回数 | 相性による-500～5000 |
バッテリーが急速に寿命を縮める6つの理由
1.低品質セルまたは不良製造
手抜きをする工場もある。粗悪な材料を使ったり、一貫性のない工程を踏んだりすることで、コーティングが不均一になったり、ガス漏れが生じたり、抵抗が不安定になったりする。これらの欠陥は、最初から性能を台無しにしてしまう。
2.電圧を上げすぎたり下げすぎたりする
充電量が多すぎたり、排水量が少なすぎたりしていませんか？それは内部の化学反応を破壊する可能性があります。過充電はバッテリーを膨張させ、ガスの蓄積を引き起こします。低すぎると電解液が損傷し、抵抗が上昇します。
表2：電圧スイートスポット
| 化学 | 安全な範囲 | 危険地帯 |
|---|
| LiFePO4 | 2.5V-3.65V | 2.5V以下または3.7V以上 |
| エヌエムシー | 3.0V-4.2V | 2.8V以下または4.25V以上 |
| LCO | 3.0V-4.2V | 2.7V以下または4.3V以上 |
3.温度の極端
寒すぎると、リチウムが溜まるべきでないところに溜まってしまう。熱すぎると電解液が壊れる。いずれにせよ、バッテリーの消耗が早くなり、安全性に問題が生じる危険性がある。また、熱は経年劣化をかなり早めます。
4.真のバッテリー管理なし
BMS（バッテリー・マネージメント・システム）はセルのバランスを保ち、安全な限界内に保つ。これがないと、最も強いセルと弱いセルが同期しなくなり、パック全体の性能が時間とともに低下する。
5.満充電で長時間放置
バッテリーは100%で何週間も何カ月も放置されるのを好まない。化学的な劣化が早くなるからだ。たとえ使用されていなくても、高充電で置いておくだけで徐々にパワーが落ちていく。
6.仕事に不適切なバッテリー
低速でのエネルギー使用を想定したバッテリーは、高出力のバーストで使用すると長持ちしません。実際の作業量に合ったバッテリーを選びましょう。間違ったマッチングは、オーバーヒートや寿命の低下、フラストレーションにつながります。
バッテリーの容量が減ると誰が困るのか？
- 販売店： 返品が増え、バイヤーは迷惑し、ブランドは傷つく。
- OEM： 修理代、交換代、不幸なエンドユーザーへの支払い。
- ユーザー 運転時間の短縮、不規則なシャットダウン、メンテナンスコストの上昇。
バッテリー容量の低下を防ぐ方法
1.信頼できるバッテリー・サプライヤーを選ぶ
試験結果や認証（UL1642、UN38.3、IEC62133など）を表示している有名ブランドにこだわりましょう。CATLやSamsung SDIのような名前は、偶然に信頼を得たのではなく、一貫性を提供しているのです。
2.実際の負荷に見合ったビルド
ピーク時の負荷や温度変化など、システムが本当に必要とする電力量を把握するのに時間をかけましょう。そして、適切なケミストリーとパックのセットアップを選択します。推測は禁物です。
3.スマートに充電、スマートに放電
常に100%まで充電したり、空の状態で走行したりすることは避けてください。バッテリーを保護する充電カットオフを設定する。寒い場所や暑い場所では、温度に応じて調整する充電器を使用する。
4.鷹のようにバッテリーを見張れ
電圧、温度、充電状態（SoC）、抵抗値を表示するツールを使う。何か異常が出始めたら、悪化する前に対処すること。遠隔監視は大きなシステムには最適です。
表3：スマートバッテリーの習慣
| 習慣 | なぜ役立つのか | 必要なもの |
|---|
| 高品質のセルを使う | より良い性能、より長い寿命 | 信頼できるサプライヤー、テストレポート |
| スマート充電 | ストレスや老化を防ぐ | プログラム可能なBMSまたは充電器 |
| 定期的な健康チェック | 問題を早期に発見する | ログ、ソフトウェア、ダッシュボード |
アーリーフェードには実際いくらかかるのか？
例えば、2つ買うとしよう。 12V 100Ahバッテリー：
- バッテリーA コスト$500、寿命600サイクル、1年で10%減衰
- バッテリーB コスト$800、寿命4000サイクル、1年で3%減衰
3年後
- バッテリーAの交換が必要。
- バッテリーBはまだ強力に作動する。
その安いオプションは、時間が経つにつれて高くつく。先払いを多くすれば、長期的には数千ドルの節約になる。
結論
バッテリーの初期不良のほとんどは、無作為ではありません。より良い質問をし、賢い設計を選び、信頼できるサプライヤーと協力することで、それを避けることができます。バッテリーが早期に故障すると、誰もが損をします。しかし、正しい計画を立てれば、勝利はあなたのものです。
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よくあるご質問
キャパシティの損失はどの程度が普通なのか？
ほとんどのリチウムイオンバッテリーは、500～1000サイクルで15～20%程度容量が減少します。種類や使用方法によって異なります。
バッテリーをフル充電したまま保管できますか？
しない方が良い。50～60%くらいで、涼しく乾燥した場所に保管してください。
多用するとバッテリーの減りが早いのはなぜですか？
高い電力消耗はバッテリーにストレスを与え、抵抗を上昇させます。より高い放電率用に作られたものが必要かもしれません。