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 VAPE用のリチウムバッテリーについて ~その1~

BatteryVAPE/電子タバコに必要不可欠なリチウムバッテリーについての忘備録的なまとめです。

私はプロではなく只の素人ですので、事実の誤認や不正確な記述があるかもしれません。
いや、あるかもではなく、多分どこかに間違いがあるはずです。(^^;)

間違いに気付いたらその都度訂正を入れるつもりですので、この記事を100%で信頼しないと言うスタンスでお読みください。

もっと本格的にバッテリーについての知識を増やしたいという方は、ゆうかりさんのブログ「電タバ関連つらつらと・・・」がとても参考になると思います。


リチウムバッテリーの種類と放電電流

VAPEに関係しているリチウムバッテリーは大まかに分けて次の二つになります。

リチウムイオン充電池
ICR=Lithium Ion Cobalt (リチウム・イオン・コバルト)

リチウムマンガン充電池
IMR=Lithium Ion Manganese (リチウム・イオン・マンガン)

ICRは放電電流が2000mAhのモノで最大6Aくらい。安心して使えるのは4Aくらいで、VAPE用として使うのなら抵抗値は1.2~1.5オームが限界でしょうか。

IMRは放電特性がICRに比べてかなり高く現在VAPE用の主流ですが、放電電流はバッテリーの容量によって異なってきます。

容量が大きいほど連続して流せる放電電流の値は小さくなります。

  • 2000mAh=30A以下
  • 2500mAh=20A以下
  • 3000mAh=15A以下
  • 3500mAh=10A以下

連続放電電流の目安としては上記の通りですが、バッテリーの違いによって許容範囲が異なりますので絶対的な数値ではないです。

パルス放電での最大放電電流の値は連続放電電流値より大きくなりますが、1パルスの通電時間がどの程度なのか、どのバッテリーメーカーも詳しい説明をされていないようなので正確にはわかりません。

(私の記憶ではSONYのVTC5の場合、10秒程度の通電ならパルス放電で記載されている放電電流に耐えられた筈ですが、その根拠になるデータが見当たらない・・・)

メカMODで「パルス放電!」とか言ってパフボタンを連打するような使い方をすると、スイッチの接点に火花が飛んで接点が癒着してしまう事がありますからやめましょう。

いや、そんなことする人はいないか。(^^;)


リチウムバッテリーの電圧

リチウムバッテリーの使用可能な電圧の範囲は2.5V~4.2Vです。

充電直後は4.2Vくらいの電圧になりますが、バッテリーに記載されている電圧は3.7V。

Photo 表記電圧はリチウムバッテリーが安定して供給できる電圧を示していて、負荷をかけた時の電圧変化がもっとも少なくなるのが表記電圧の3.7V前後になります。

大きな電圧の変化が起きるのは充電直後の電圧から3.7Vあたりになるまでと、終止電圧に近くなった時です。

(種類は違いますけどニッケル水素充電池なんかも同じような特性があります。)

2.5V以下まで電圧が下がるような使い方をすると、充電池としての機能を失い、ちゃんとしたメーカーの充電器では不良バッテリーとして充電ができなくなるかもしれません。

バッテリーの保護回路を内蔵しているテクニカルMODでは、大抵どのメーカーも2.8Vくらいまで電圧が低下したら"LowBattery"の警告が出るようになってたと思います。

でもあまり低電圧になるまで使うとバッテリーの寿命が縮まりますので、バッテリーの残容量が大体40%くらいになったら充電するようにしましょう。

また数か月単位で使用せず保管する場合は、4.2Vのフル充電状態で保管するより、電圧変化の少ない3.7Vあたり、電池容量で言うと80%くらいで保管する方がバッテリーの劣化を抑えることができます。


リチウムバッテリーと温度の関係

リチウムバッテリーが危険な状態になる原因は熱です。

乾電池を含めてバッテリーには導体としての抵抗がありまして、リチウムイオン系は平均して0.1オーム位で、リチウムマンガン系はちょっと手元に資料が無くて正確ではありませんけれど大体0.05オーム位だったはず。

回路的にはコイルの抵抗とバッテリーの内部抵抗が直列につながっているような形になりますので、通電した時にはコイルと共にバッテリー内の抵抗も電力を消費します。
つまり内部抵抗がアトマイザーのコイルと同じように熱を発生させるのです。

高い放電レートになるほど内部抵抗による発熱は大きくなり、外部から熱を加えられるような状況でもバッテリー内部まで熱が伝わればどちらも危険な状態になります。

  • 45℃以上になると電圧・容量の低下を伴う劣化が始まります。
  • 80℃くらいが使用範囲の限界。ガスの噴出の可能性あり。
  • 100℃以上になるとガスの噴出、発火、爆発を起こします。

負荷をかけてバッテリー自体が発熱する場合も外から加熱した場合でも同じで、バッテリーを触った時にお風呂のお湯より熱いと感じたら危険サイン
その時はすぐにMODからバッテリーを抜き、直射日光が当たらず風通しが良い可燃物のない安全な所に置いて、自然に温度が下がるまで待ちましょう。

またごく普通に使っていたとしても気温によってバッテリーの性能は上下します。

雪の降るのような寒い低温状態では電圧・容量・放電特性が低下してしまい、まともに使うことが困難になる場合もあります。

かといって気温が高ければ高いほど良いかと言うとそうでもなく、高温状態にリチウムバッテリーを置くと危険です。

大体ですが摂氏0度から60度までが使用可能範囲で、それ以上・氷点下以下の温度で放電するとバッテリーが危険な状態になります。

なので、リチウムバッテリーの車内放置は厳禁です。
夏場だと野外での駐車中は車内温度が5分程度で50度を超えちゃう事も多いですから、そうなると車に戻ってきた時にはバッテリーが死んじゃってる可能性が高いです。。

直射日光に当たる場所に置いた最悪の場合だと、バッテリーが発火して車やその周辺を全焼させている事もあるので気を付けてください。


リチウムバッテリーの充電に関するデマ

あちこちで「5V1AのMODや充電器に2Aの電源を使うと壊れる」とか「2Aの電源を使うと2A充電ができる」とかを見聞きするんですが、現在市販されているACアダプターやUSB電源を使っている限りそんなことはおきません

電源に5V2Aと表示査定る場合、5Vの一定電圧で最大2Aの電力が供給できますって意味で、常に2Aの電流が吐き出されている訳ではなく、その電源につなぐMODや充電器が1Aしか消費しないのであれば電源からは1Aしか供給されません

同じように2Aの電源を使ったからといっても、ちゃんとしたメーカーの充電器ならば充電電流の設定が1Aならバッテリーには最大でも1Aしか充電電流は流れませんので2A充電にはなりません

Ca01 Ca02

Amazon楽天USB電圧/電流計が安ければ200円くらいで買えますので、それを電源と充電器の間にかまして流れている電流値を見れば納得できると思います。

Tp4056 この表はこの前作ったリチウムバッテリー充電器に使ったモジュールの心臓部TP4056のデータシートにあった充電時の充電電流とバッテリーの電圧の関係を表したものです。

リチウムバッテリーに最適な電流制御の充電では、充電が進むにつれて上がってくるバッテリーの電圧に合わせて充電電流が低下するように作られてます。

ちゃんとしメーカーの充電器も同様の電流制御をしてますが、古い充電器やまがい物では一定電流で果てしなく充電を続けてしまうような、バッテリーにとって危険な充電器もありますので、それを見極めるためにもUSB電圧/電流計は一つ手元に置いておくのがいいかもしれません。

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まだリチウムバッテリーに関してのネタはあるのですが、なんだかすごい長文になってきたのでいったん終わります。(^^;)

VAPE用のリチウムバッテリーについて ~その2~」では、バッテリーの充電、複数バッテリーの直列/並列接続、バッテリーセルのリラップについて書こうかなと思ってます。

最初にも書きましたが、私はプロではなく只の素人ですので、事実の誤認や不正確な記述があるかもしれません。

「ここがおかしい」「これは間違っている」と言う部分にお気付きの方は、どうかご指摘ください。
よろしくお願いいたします。

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