リチウムイオン電池とリチウムイオン電池の比較

充電式バッテリーを選ぶ際、購入者はしばしば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まるで全く別の化学体系であるかのように。実際には、リチウムポリマーバッテリーはより広いリチウムイオンファミリーに属します。主な違いは通常、セルの構造、電解質のフォーマット、パッケージ、形状の柔軟性、エネルギー密度、放電能力、機械的保護にあります。

どちらのバッテリータイプも必ずしも優れているわけではありません。薄型のウェアラブルデバイス、高出力ドローン、ハンドヘルドスキャナー、産業用ロボットは、バッテリーに非常に異なる要求を課します。適切な選択は、製品の利用可能なスペース、動作電流、目標重量、稼働時間、環境、そして期待される使用寿命から始まります。

リチウムイオンバッテリーとは何ですか?

「リチウムイオン電池」という用語は、液体電解質と剛性円筒形またはプリズム型ハウジングを持つ充電式セルを指します。一般的な円筒形フォーマットには18650セルや21700セルがあります。

金属製のケースは強力な機械的保護を提供し、電池パックへの組み立てを比較的容易にしています。メーカーは複数のセルを直列・並列に接続することで、必要な電圧、容量、電流を実現できます。

リチウムイオンセルは、電動自転車、ロボット、電動工具、医療機器、エネルギー貯蔵システム、産業用機器などで広く使用されています。標準化された寸法により、調達、パック設計、交換、生産スケールが簡素化されています。

しかし、円筒形の細胞は個々の細胞間に小さな隙間を残します。非常に薄いまたは不規則な区画を持つ製品の場合、この構造はカスタムパウチセルほど効率的にスペースを活用できないことがあります。

リポバッテリーとは何ですか?

リチウムポリマーバッテリーは、しばしばLiPoバッテリーと呼ばれ、通常は硬い金属缶の代わりに柔らかいアルミニウムラミネートパウチを使用します。この構造により、セルは幅広い厚さ、長さ、幅で製造可能です。

リポセルは、ドローン、ウェアラブル電子機器、携帯医療機器、GPSトラッカー、スマート製品、RC機器、コンパクトな家電機器などに一般的に見られます。

パウチ構造により包装重量を軽減し、限られた内部スペースをより有効に活用できます。特に、製品設計者が薄い長方形セルや円筒形電池では簡単に実現できない形状を必要とする場合に価値があります。

その代償として、パウチセルはより良い外部サポートが必要です。機器の外包が正しく保護されていないと、穴が開いたり、潰れたり、曲がったり、膨張したりしやすくなります。

形状と製品設計の柔軟性

形状はLiPoバッテリーとリチウムイオン電池の比較で最も明確な違いの一つです。

円筒形のリチウムイオンセルは一定の寸法を持っています。機器は通常、選ばれたセルのフォーマットに合わせて設計されなければなりません。これは大きなバッテリーコンパートメントやモジュラーパックには実用的ですが、超薄型製品には不便です。

LiPoセルははるかに大きな寸法柔軟性を提供します。バッテリーメーカーは、利用可能な区画に合わせてセルの長さ、幅、厚さを調整できることが多いです。

だからといって、どんな形でも成立するわけではありません。セルにはタブ、シールエッジ、絶縁材、保護回路、ケーブル、通常の寸法許容差のためのスペースが必要です。製品エンジニアは筐体設計を凍結する前にバッテリーサプライヤーに相談すべきです。

重量とエネルギー密度

どちらのバッテリータイプも良好なエネルギー密度を提供できますが、結果はセルの化学成分、容量、筐体、保護部品、そして完全なパック構造に依存します。

LiPoパウチセルは重い円筒形の金属シェルを使わないため、より軽量な溶液を提供する場合があります。これは、ドローンやウェアラブル機器、携帯型デバイスなど、1グラム単位で重要な用途で役立ちます。

円筒形リチウムイオンセルは、容量、機械的強度、コスト、生産一貫性の優れたバランスを提供する可能性があります。大型バッテリーパックでは、標準化されたセルにより組み立てや熱管理がより予測可能になります。

購入者はベアセルの仕様だけでなく、完成したバッテリーパックも比較すべきです。コネクタ、配線、ハウジング、パッド、BMS部品、取り付け部品はすべて最終重量と使用可能なエネルギー密度に影響を与えます。

放電性能

高電流性能は「LiPo」や「リチウムイオン」という名称だけでなく、特定のセルモデルに依存します。

多くのリポ電池は高い放電率を想定して設計されており、そのためドローンやRCビークル、短期間の電力需要が強い機器で頻繁に使用されています。正しく選択すれば、急速な加速やモーターピークをサポートします。

高レートの円筒形リチウムイオン電池も大きな電流を供給できます。電動工具、電動モビリティ製品、ロボット、その他のモーター駆動機器で一般的に使用されています。

バッテリー供給者は、単なる機器の定格ではなく、連続電流とピーク電流を必要としています。ケーブルのサイズ、コネクタタイプ、セル構成、溶接設計、保護ボード電流はすべて負荷を支えなければなりません。

安全性と機械的保護

どちらのバッテリータイプも、過充電、過放電、過電流、ショート、不適切な温度からの保護が必要です。

円筒形のリチウムイオンセルは、その剛性のある金属ハウジングの恩恵を受けます。一般的に、保護されていないパウチセルよりも機械的な取り扱いに優れています。

LiPoバッテリーには、曲がりや圧縮、穴開き、鋭利な部分との接触を防ぐために慎重に設計されたコンパートメントが必要です。バッテリーは製品内で自由に動くべきではありません。また、袋に過度な圧力をかけないよう十分なクリアランスも確保すべきです。

安全性はセルの品質、保護回路、充電器の適合性、絶縁、組み立て工程、筐体、品質試験など、設計全体に依存します。一つのフォーマットを選んだからといって、正しいシステムエンジニアリングの必要性がなくなります。

周期寿命と腫れ

サイクル寿命は、セルの化学、電荷電圧、放電深度、温度、電流、貯蔵条件によって大きく異なります。

リチウムイオン円筒セルは、予測可能な日々のサイクルや長期的なパック耐久性が必要な用途で選ばれることが多いです。また、剛性の高いハウジングは一貫した機械構造の維持にも役立っています。

リポ細胞は老化や不適切な充電、過剰な熱、過剰放電、機械的ストレスにさらされると目に見える膨張を経験することがあります。製品の筐体は通常の許容範囲を考慮し、パウチに損傷を与える圧力をかけてはなりません。

膨張したバッテリーは使い続けてはいけません。適切なバッテリー廃棄手順に従って取り除き、取り扱うべきです。

あなたの用途に合ったバッテリーはどれですか?

製品が薄いプロファイル、軽量化、カスタマイズサイズ、またはコンパクトな空間内で強力な放電性能を必要とする場合にLiPoバッテリーを選びましょう。典型的な例としては、ドローン、ウェアラブル、トラッカー、携帯機器、スリムな医療機器などがあります。

標準化されたフォーマット、剛性のある機械的保護、拡張可能なパック構成、確立された供給オプションがプロジェクトの恩恵を受ける場合は、円筒形リチウムイオンセルを選択してください。一般的な用途には、ロボット、AGV、電動自転車、電動工具、産業用機器、大型の携帯型システムなどがあります。

最終決定は、運用負荷、利用可能なスペース、目標重量、充電方法、温度範囲、保護要件、期待サイクル寿命、認証要件、生産量に基づいて行われます。

結論

LiPoバッテリーとリチウムイオンバッテリーのどちらを選ぶかは、単に現代的なバッテリーと従来のバッテリーの選択ではありません。LiPoは形状の柔軟性と軽量なパッケージを提供し、円筒形リチウムイオンセルは標準化された寸法と強力な機械的保護を提供します。

成功するバッテリー設計は、製品に不適切なバッテリーを強制するのではなく、セルの形状を製品にマッチさせるものです。バッテリーメーカーとの早期協力により、電圧、容量、電流、寸法、コネクタ、保護回路、筐体、試験要件の確認に役立ちます。

よくある質問

リポ電池はリチウムイオン電池ですか?

はい。リポ電池は充電式リチウムイオンファミリーの一部ですが、通常はパウチ構造とポリマー系またはゲル状の電解質システムを使用します。

LiPoとリチウムイオンのどちらのバッテリーが軽いですか?

リチウムリチウムイオンバッテリーは、ポーチ型の梱包が構造材料を少なく使うため、軽量であることが多いです。最終的な比較は、完全なバッテリーパックと筐体によって異なります。

ドローンにはどのバッテリーが良いのでしょうか?

リポバッテリーは軽量なパッケージで高放電電流を供給できるため、ドローンに一般的に選ばれています。必要な容量と排出率は、ドローンのモーターとペイロードに一致していなければなりません。

リポ電池は膨張しやすいですか?

ポーチ細胞は老化や不適切な操作環境を経験するにつれて目に見える腫れを示すことがあります。適切な充電、温度管理、機械的保護、保管がリスクの軽減に役立ちます。

LiPo電池とリチウムイオン電池は同じ充電器を使ってもいいのでしょうか?

充電器がバッテリーの化学組成、直列構成、最大充電電圧、充電電流に合っている場合のみです。充電器は公称電圧だけで選ぶべきではありません。