Ampere Time引用|リン酸鉄リチウムイオンバッテリーデメリットある？

バッテリー選びに悩んでる人へ向けて、
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーデメリットを知ってもらう記事です。

先に伝えたい情報

1. 自動車用バッテリー
2. セミシールドバッテリー
3. シールドバッテリー

上記鉛バッテリーと比べて、同じ容量のリン酸鉄リチウムイオンバッテリーなら性能面では全て上回ります。

気を付ける事

1. 過放電
2. 過充電

2つありますが安心してください。
最低限の機能としてバッテリー内部に保護機能が組み込まれており安全安心です。

充電にはリン酸鉄リチウムイオンバッテリー「専用充電器orMPPTチャージコントローラー設定」選べばOKです。

特徴として

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Ampere Timeリン酸鉄リチウムイオンバッテリー
注意事項

• 短絡させない
• 充電器の逆接続しない
• 分解しない
• 火に投げ入れない
• 70℃以上加熱しない

Ampere Timeリン酸鉄リチウムイオンバッテリー12V400ah
パラメーター

• セル➡角柱のLiFePO4セル
• 公称容量➡400ah
• 使用可能容量➡400ah
• 公称電圧➡12.8V
• エネルギー➡5120Wh
• 最大継続負荷パワー➡3200W
• 充電方法➡CC/CV
• 推奨充電器➡14.2V~14.6V80A(0.2C)
• 推奨充電電流➡80A(0.2C)
• バッテリーマネジメントシステムボード(BMS)➡250A
• 最大放電電流5秒間➡750A
• サイクルライフ➡4000回
• 内部インピーダンス➡40ｍΩ
• 電池パックケース➡アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)
• サイズ➡L520/W269/H220mm
• 重量➡約86.2Ib/39.12kg
• 保護規格➡IP65
• 温度範囲➡充電0℃~50℃/放電－20℃～60℃/保存－10℃～50℃

引用|Ampere Timeリン酸鉄リチウムイオンバッテリー12V400ah日本語マニュアル

引用|リン酸鉄リチウムイオンバッテリー寿命と思って焦った体験談

【環境から考える】リン酸鉄リチウムイオンバッテリーデメリットについて

デメリット|充電について思う事

全国的に共通する部分は高温時の充電です。
室内は良しとして、自動車にリン酸鉄リチウムイオンバッテリー設置する場合は高温になります。

高温になり「熱くて充電しない」そんなトラブルを避けるため気配りが必要です。
まず初めに高温時の充電についてお伝えします。

車内は気配りが大切！高温時の充電について

詳しくは「車内温度を下げる方法」でお伝えします。
引用したAmpere Timeリン酸鉄リチウムイオンバッテリーは50℃まで充電可能です。

50℃以上の環境(バッテリー温度)ではソーラー充電/専用充電器/走行充電器から充電されません。

理由としてバッテリー容器内にあるリン酸鉄リチウムイオンバッテリーセルを壊さないために、
基盤(BMS)が充電を止めるからです。

※車内温度を下げる方法については「充電・放電」一緒な気がします。詳しは放電側に書きます。

0℃→5℃付近は充電アウト！寒冷地なら氷点下に注意

私には一生経験できないデメリットです‼
冷凍庫にリン酸鉄リチウムイオンバッテリー入れる充電実験・・・そんなこと出来ない💦

問題はプレーティング現象！デンドライトによる短絡(ショート)

概要
この論文では、ポーチ LiFePO 4の電気化学的特性暦寿命が 10 年の /C 電池を、-10 °C でさまざまな温度とさまざまな電流密度で調べま​​した。さまざまな条件下でのサイクリングの後、加速熱量計 (ARC) を使用してバッテリーの熱的安全性を調査し、高温でのエージングを行ってバッテリーの熱乱用挙動を調査しました。結果は、電気化学的性能の低下の主な理由は、内部抵抗の増加と、低温サイクル中のアノード表面での非電気化学的に活性なリチウムデンドライトの形成であることを示しています。

引用・img|LiFePO 4バッテリー の熱暴走とガス発生に対するリチウムデンドライトの影響

電極の呼び方	アノード	カソード
電極上の反応	酸化反応	還元反応
電解系での別の呼び方	陽極	陰極
電池系での別の呼び方	負極	正極

引用|電極の呼び方(カソード・アノード・陽極・陰極・正極・負極)

リン酸鉄リチウムイオンバッテリー12V内部には1つ3.2V×4セルから12.8Vを作り出しています。
1セル内部にはプラス/マイナスに別れており、

中間に板状セパレーター配置によりイオンだけが充放電時セパレーター間の移動が可能です。

但し、温度範囲にある氷点下(0℃)まで下がるに連れて充電状況(蓄電量)が落ち、正負極素材が交わりショートします。
要するに氷点下充電によりセル内部セパレーターが突き破れ、正負極素材が交わりショートする現象が

蓄電量と書きますが、寒いとバッテリーへ充電が満足に入らない状態です。
温度(気温)によって25℃以下から低下は始まり、15℃から5℃まで下がる環境では大幅に充電されません。

充電は変わらないのに蓄電量が減る。
ある程度高い電流値による充電であれば、言い換えると急速充電状態になり

充電によるリチウムイオンが適切に収まる場所から、蓄電量の低下によりはみ出たリチウムイオンがセパレーターへ樹状突起します。(例えるなら、狭い部屋で椅子取りゲームを大人数で行う感じ・・・負けた人がリチウムイオン樹状)

要するに蓄電量の下がったバッテリーセル内にリチウムイオンが堆積してデンドライト(樹状突起)します。

充電温度が低くなるにつれて「プレーティング現象によるデンドライト」が発生するリスクも高くなります。

最低でも5℃充電と表示しましたが、蓄電量が下がる事を考えたら10℃・15℃でも、何かしらの対策を考えて行うとリン酸鉄リチウムイオンバッテリー寿命を長く保てます。

持っている意味が無いけど・・・。寒冷地なら充電しない低温保護機能

パラメーター充電温度範囲0℃まで下がる寒冷地では、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電できません‼

バッテリー内部にあるBMS(バッテリーマネジメントシステム)により、
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー保護を目的に低温感知機能が働き充電を止めます。

デメリット対策|寒冷地に対応する2種類の充電方法

1. 自熱式リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを選ぶ
2. リン酸鉄リチウムイオンバッテリー温める

自熱式リン酸鉄リチウムイオンバッテリーなら充電可能

• 加熱機能付き
• ヒーター付き
• 自熱式

「オートマチック加熱機能付き」充電環境温度は零度以下になると、充電する時、自己加熱機能は自動的に加熱開始、バッテリー温度が10℃まで上がったら加熱終わり、普通に充電できるようになります。この革新的な自己加熱機能テクノロジーは厳寒な環境でも楽々とバッテリーに充電でき、旧型のリン酸鉄リチウムイオンバッテリが寒いところで充電できない悩みから解放されます。

引用|Ampere Time 12V 200Ah リン酸鉄リチウムイオンバッテリー自己加熱機能ヒーター付き

素朴な考えは実用的？リン酸鉄リチウムイオンバッテリー温めろ

暖かい環境に住んでいるため、寒冷地での暖の取り方なんて正直知りません💦
むしろ本記事を読んでいる皆さんの方が知識豊富だと思います。

デメリット|放電について思う事

1. 寒くなるにつれて放電量が下がる
2. 高温になる場所では放電不可

基本知識！気温が下がればバッテリー放電容量が下がる

放電するなら60℃以下！車内or室内でも高温になる場所に置かない

デメリット対策|使う前に温度を下げる

お互いに繋がる部分は「使う前に温度を下げる」になります。
室内車内温度が高いまま使うメリットはありません。

車内温度を下げる方法

1. エアコンを使う
2. 車両を日陰に置いて窓を少し開ける
3. 車両内熱がこもらない通気の良い場所を作る(探す)

室内温度を下げる‼高温な室内で心掛けること

冷蔵庫は中身を冷やす際、冷蔵庫内から外へ排熱しているため、冷蔵庫の周辺は温度が上がりやすい傾向にあるからです。冷蔵庫の稼働状況次第では周囲の温度の15〜20℃熱くなり、特に夏場だと50〜60℃上がる場合もあります。

引用|冷蔵庫の背面や後ろが熱くなるのはなぜ？｜原因と対策を解説

【品質から考える】リン酸鉄リチウムイオンバッテリーデメリットについて

【デメリット】最安値から選んだリン酸鉄リチウムイオンバッテリー末路

我が家のコンセプトは「低コスト蓄電池付き太陽光発電の自作」です。
蓄電池に使うリン酸鉄リチウムイオンバッテリーは個数揃えると高額なため、最安値を探して12V100ah選びました。

Amazon4.3万円だったと記憶してます。
色んな家電製品を動かせて電気代の節約になり、毎日充放電しながらとても重宝してました。ところが

• ある日、ソーラー充電中15.2Vまで上昇
• その後、消費電力の低い(300W以下)放電しかできない
• 結局、専用充電器からチャージ中14.7Vまで上がり充放電停止
• 要するに、充放電不可

部品配置に疑問？最安値と言われても手抜きは厳禁

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーセルを揺らさないために、選ばれた固定素材は発泡ウレタンでした。
バッテリー左右をガッチリ固定する事でセルを揺らさない作りです。

但し、これでは衝撃に対してとても弱い
そして、容器開封して思った事は「手抜きな作りに不満を感じる」です。

最安値に釣られ選ぶ方法も悪く無いです。

でも、リン酸鉄リチウムイオンセル自体が優秀であっても1つの12Vバッテリーに組上げ、
使い続けるために必要な「配置＋保護材」でなければ万が一外部から衝撃を受けた場合、内容物破損(故障)に繋がります。

過充電？充電ストップできければ意味ないBMS(バッテリーマネジメントシステム)

正直言って普段使いするには、管理が面倒くさいリン酸鉄リチウムイオンバッテリーになりました。

バッテリーに付属された専用充電器では「14.5Vまで充電されたらコンセントを抜き強制終了」
ソーラー発電による充電は、仕事中に管理ができないため不可

充電方法も狭まり、唯一充電可能な方法も目を放したら過充電になり充放電停止です。
自己放電には長期間かかり所有する意味がありません。

初期不良ならまだ許せる話です。
でも、ある程度使い続けて壊れてしまうBMSでは最安値と言えど、高価なリン酸鉄リチウムイオンバッテリーを選んだ意味が無いです。

デメリット克服|例えるならAmpere Timeリン酸鉄リチウムイオンバッテリーがおすすめ

YouTube拝見‼過充電を止めたリン酸鉄リチウムイオンバッテリーBMS

自信を持ってAmpere Timeバッテリー「おすすめ」と言える理由

1. 防水防塵性はある程度の環境に対応する
2. 品質の良さはPSEマークが証明する

防水防塵IP65対応のリン酸鉄リチウムイオンバッテリー

引用|JIS C 0920:2003 電気機械器具の外郭による保護等級（IPコード）

第一記号に関して「人体及び固形物に対する保護」　※防塵性能について

数字	種類	説明
0	保護なし	※テストを行なっていない
1	50mm以上の固形物に対する保護	直径50mmを超える固形物や人体の手足などが内部に侵入しない
2	12.5mm以上の固形物に対する保護	直径12.5mmを超える固形物や人体の指先、または80mm以下の体の一部などが内部に侵入しない
3	2.5mm以上の固形物に対する保護	直径または厚さが2.5mmを超える固形物が内部に侵入しない
4	1.0mm以上の固形物に対する保護	直径または厚さが1.0mmを超える固形物が内部に侵入しない
5	粉塵（粉のように細かなちり）に対する保護	粉塵が内部に侵入することを防止する。少量の粉塵が侵入しても、動作に支障をきたさない
6	すべての固形物に対する保護	あらゆる大きさの固形物、粉塵が内部に侵入しない

第二記号に関して「水の侵入に対する保護」　※防水性能について

数字	種類	説明
0	保護なし	※テストを行なっていない
1	滴下する水に対する保護	鉛直（重力の働く方向）に落下する水滴を受けても、有害な影響がない
2	15°傾斜したときに落下する水に対する保護	対象物が正常な取り付け位置から15°以内の向きで傾いているとき、鉛直に落下する水滴を受けても有害な影響がない
3	噴霧水に対する保護	鉛直から60°以内の範囲で水滴が噴霧状に落下しても有害な影響がない
4	飛沫に対する保護	すべての方向からの水の飛沫を受けても有害な影響がない
5	噴流水に対する保護	すべての方向からいきおいのある水流を直接当てても有害な影響がない
6	波浪に対する保護	波浪、またはすべての方向から強いいきおいの水流を受けても有害な影響がない
7	水中への浸漬に対する保護	一定の水圧で一定時間（30分間）水中に浸かっても有害な影響がない
8	水没に対する保護	連続的に水中に置いても有害な影響がない。水没の条件については製造者が規定する。原則的に密閉構造であること

PSE取得済み(電気用品安全法)日本に認められたAmpere Timeバッテリー

• 電気用品の技術基準の適合
• 検査
• 記録保存

【まとめ】使う人の気配りがあればデメリットなんて無い

温度について気配りする事

• 気温が下がる地域では、自熱式リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを使う
• 高温になる室内車内では、温度を下げる環境を作り熱源の側に配置しない

品質について気配りする事

• 最安値に釣られ作り込みの甘いバッテリーは選ばない
• PSEマーク記載のバッテリーを選ぶ

せっかく高価なリン酸鉄リチウムイオンバッテリー選ぶなら、10年以上使い続けたいですよね？
本記事で紹介したデメリットは簡単に対策可能になりおすすめです。