- 低温時の充電
- 高温時の放電
- 品質
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
- 自動車用バッテリー
- セミシールドバッテリー
- 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
- 過放電
- 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
- 10年使えて長寿命
- 高い充放電能力
- 満足できる放電時間
ちなみに我が家の電気代は年間2万円以下です。
猫ちゃんマッキーさんの自作設置した太陽光発電、1年過ぎたと思うけど「電気代・使用量」下がりました？マッキーめっちゃ下がった！「エアコン・炊飯器・冷蔵庫・照明・液晶TV」など、日常使う家電製品を商用電気[…]
先に注意事項からどうぞ♪
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
次はリン酸鉄リチウムイオンバッテリー性能について詳しく伝えます。
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
専用充電器14.7Vチャージこの後表示が消え充放電停止
「温度＋充電電圧」守りながら使いましょう✨
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- 1 【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
- 2 【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
- 3 【まとめ】使う人の気配りがあればデメリットなんて無い
【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
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーデメリット
寒い環境での充放電について
- 寒い場所では充電不可‼故障の原因に繋がる
(充電0℃~50℃) - 寒くなるにつれて下がる放電容量(蓄電量)はバッテリーの弱点
(放電－20℃～60℃)
解決策
- 自熱式リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを選び充電する
- 自己流でリン酸鉄リチウムイオンバッテリー温める工夫も必要
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーデメリット
暑い環境の充放電
- 暑い場所では充電不可(充電0℃~50℃)
- 暑くなりすぎると放電しない(放電－20℃～60℃)
解決策
- 車両事態を日陰＋風通しの良い場所へ駐車して放電する
ソーラー充電以外に走行充電も視野に入れる - 室内では熱源から遠ざけて高温状態を回避して放電する
少し細かく説明します👍
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。
充電には50℃と制限があるため注意が必要です。
車内温度を下げて充電→直射日光の当たらない涼しい場所へ駐車する方法でOKじゃないかな？
※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
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。
繰り返しになりますが、私には経験できない事です。
だけどリチウムイオンバッテリーについて勉強すると、必ずデメリットに上がる現象になります。(覚えてね)
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。
安全は担保されたけど・・・充電できないとなれば、ただの重い箱です💦
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。
「低温感知機能は最低限の機能」って事は理解できました✨
でも、どうやって寒冷地に住んでる人は充電するんですか？
デメリット対策|寒冷地に対応する2種類の充電方法
- 自熱式リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを選ぶ
- 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
要するにリン酸鉄リチウムイオンバッテリーを温める機能が備わってるんだね♪
「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。
でも個人的に思う事は、加熱機能専用の寒さに強い少量バッテリーを組込み
・充電できる間は温めて放電容量を安定させる
・10℃と言わずに15℃まで加熱することで放電容量を増やす
使う側は充電蓄電したら放電するよね？「寒さを和らげて高い状態に戻す」
そんな改良を次のシリーズでは期待したいです。
本体バッテリーから自熱するとせっかく蓄電した分が消費されるから勿体ないね‼
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。
記事冒頭で書いた「注意事項」は順守しましょう。
- 火に投げ入れない
- 70℃以上加熱しない
それより何でも良いからバッテリー温める例え教えて♪
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー温める例え話し
- 冷えてる間は買電しながら暖房(器具・機器)を使い室内を温める
- 充電蓄電するための適温になったら買電を止める
- リン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電しながら暖房へ放電する
充電蓄電良好な25℃目指して対策しましょう。
それじゃ充電についてのデメリットは以上です。
次は放電について伝えます。
デメリット|放電について思う事
- 寒くなるにつれて放電量が下がる
- 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
参考に曲線グラフ添付(縦軸→電圧/横軸→放電容量)
リチウムイオンバッテリー
温度変化による放電容量
ソーラーパネル発電＋バッテリー充電に適した温度は25℃
25℃放電曲線はイメージ画像に張り付けた「緑色」になり、放電容量も比較的多いです。
逆に「青・水色」曲線については、
温度が低い0℃・－10℃の場合になり放電容量は大幅に減ります。
最後に「赤・ピンク」45℃・60℃については、
同じ放電曲線になり放電容量はほぼ同じ、要するに頭打ち状態です。
リン酸鉄リチウムイオンでも似たグラフになるんだね‼
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
リン酸鉄リチウムイオンになってカバーできる範囲は55℃~60℃までになったけど、
使う場所によって注意が必要だよ。(念のためAmpere Time社へ聞いてみました)
「動作温度を越えたリン酸鉄リチウムイオンバッテリーは放電しない」BMSが放電を止める
解釈で当たってるでしょうか？
マッキー様
いつもお世話になっております。
「動作温度を越えたリン酸鉄リチウムイオンバッテリーは放電しない」BMSが放電を止める解釈で当たっています。大丈夫です。
- 車内
- 室内
- 野外
それじゃ車内・室内高温にならない対策教えて✨
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。
ポータブル電源自作した場合の動作温度
(低温表示除く)
- 正弦波インバーター|45℃~60℃
高温による冷却ファン稼働(うるさくて耳障りだよね) - リン酸鉄リチウムイオンバッテリー|55℃~60℃
高温により放電しない(BMSが止める) - チャージコントローラー|45℃～100℃(探したら100℃あった💦)
動作しないと充電管理ができなくなる大切な部品
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーに繋ぐ部品含めて「暑いの苦手」と覚えて欲しい👍
市販のポータブル電源
使用可能な動作温度
- EcoFlow RIVER Pro(三元系リチウムイオン)
－20℃→60℃ - DELTA Pro(リン酸鉄リチウムイオン)
－10℃→45℃ - BLUETTI AC200P(リン酸鉄リチウムイオン)
0℃→40℃ - ケンウッド BN-RB62-C(リチウムイオン)
－20℃→40℃
ちなみに室内車内の温度ではなくて、ポータブル電源の内部温度が重要です。
自動車から降ろして家に持ち帰れば問題無いか♪
車内温度を下げる方法
自動車の窓を閉めた状態の車内温度
(1番高温になる状態)
- 正午|車内温度25℃(計測開始)
- 夕方3時|車内温度55℃(ピーク)
- 夕方4時|車内温度45℃(ピーク後)
自動車の窓を少し開けて熱を逃がす
(温度を下げる方法)
- 正午|車内温度25℃(計測開始)
- 夕方3時|車内温度45℃(ピーク)
- エアコンを使う
- 車両を日陰に置いて窓を少し開ける
- 車両内熱がこもらない通気の良い場所を作る(探す)
車両にリン酸鉄リチウムイオンバッテリー載せる人ならdiy可能っしょ✨
無理なら直射日光が車体に当たらない様に日陰選んで窓開けましょう♪
充電方法もソーラーだけに依存しないで、走行充電も視野に入れましょう♪
室内温度を下げる‼高温な室内で心掛けること
- 窓を開け換気をする
- エアコンを使う
- 熱を発生する家電から遠ざける
でも30℃だからバッテリー放電するには大丈夫な温度じゃないの？
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。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー可哀想だから注意してね。
ちなみに他の熱源として液晶TVなどの裏側「埃・悪い風通し」放電環境としては劣悪な場所へ設置使用は控えましょう。
【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
そんな悲しい事が無い様に体験談にデメリット添えて伝えます。
【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
使い道も無い為、容器切断してリン酸鉄リチウムイオンバッテリー内部を確認しました！
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。
不満を感じた部分
- 正面背面上部に保護緩衝材無し(たぶん底面も無し！)
- バッテリー容器の大きさ的にセル縦置き可能なのに何故か横置き
- リン酸鉄リチウムイオンバッテリーセル直列接続部分がウレタンに埋もれて見えない
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)
充電圧14.2V~14.6Vでは止まらない話し
- ソーラー発電による過充電(15.2V)
- 充放電機能停止(1.63V)
- 自己放電1ヶ月により復活
- リン酸鉄リチウムイオンバッテリー専用充電器による過充電(14.7V)
- 充放電機能停止(1.63V)
- 自己放電1ヶ月により復活
- 繰り返し
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。
結局リン酸鉄リチウムイオンバッテリー選びはどうすれば良いの？
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
(私は一ヶ月自己放電して復活するまで待ったのに💦)
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
過充電をちゃんと止めて放電可能な良質BMS搭載です。
自信を持ってAmpere Timeバッテリー「おすすめ」と言える理由
- 防水防塵性はある程度の環境に対応する
- 品質の良さはPSEマークが証明する
②日本へ輸入販売するために検査された良質バッテリーの証明
そんな感じが伝われば嬉しいです。(詳しく伝えられないから引用で許してね)
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
防水に対しては「5」バッテリーとしては悪くない位置にあると感じます。
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
中間にしっかりとした安全チェックが入り、管理されたリン酸鉄リチウムイオンバッテリーのためPSEマークが印字されてます。
【まとめ】使う人の気配りがあればデメリットなんて無い
それでは、おさらいです。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーのデメリット
温度範囲
- 充電0℃~50℃
- 放電－20℃～60℃
高温時の充放電
- 充電→不可
- 放電→不可
低温時の充放電
- 充電→故障の原因になる
- 放電→電気を蓄える量が大幅に減る
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。