充電式単三電池用ソーラー充電器
充電中は、正の活物質が酸化されて電子が生成され、負の活物質が還元されて電子が消費されます。 この電子が外部回路に流れる電流を構成する。
二次電池を充電するためのエネルギーは、通常AC電源の充電器から供給されますが、中には自動車の12V DC電源コンセントを使用するものもあります。 充電器の電圧は、電流を流すためにバッテリーの電圧より高くなければなりませんが、高すぎるとバッテリーが損傷する可能性があります
充電器はバッテリーを充電するのに、数分から数時間かかります。 電圧や温度を感知する機能がない低速の「ダム」充電器は、低速で充電し、フル充電に達するまでに通常14時間以上かかる。 急速充電器は、モデルによって異なるが、通常2～5時間、早いものでは15分ほどで充電できる。 急速充電器には、セルが満充電になったことを検知する方法（端子電圧の変化、温度変化など）が複数あり、有害な過充電や過熱が起こる前に充電を停止する必要があります。 最速の充電器には、セルの過熱を防ぐための冷却ファンが組み込まれていることが多い。 急速充電のための電池パックは、充電器がパックを保護するために使用する温度センサーを含むかもしれません。センサーは、1つまたは複数の追加の電気接点を持つことになります。 例えば、ある種のバッテリーは定電圧源から安全に充電することができる。
Rate of dischargeEdit
電池の充放電レートは、しばしば電流の「C」レートを参照することによって議論される。 Cレートは、理論上1時間でバッテリを完全に充電または放電できるレートである。 例えば、トリクル充電はC/20（または20時間）で行われ、通常の充電と放電はC/2（2時間で満充電）で行われるかもしれない。 電気化学セルの使用可能容量は、放電速度によって変化する。 一部のエネルギーは、セルの構成要素（プレート、電解質、相互接続）の内部抵抗で失われ、放電速度はセル内の化学物質が移動する速度によって制限されます。 鉛電池の場合、時間と放電速度の関係はピューカートの法則で表される。大電流で使用可能な端子電圧を維持できなくなった鉛電池でも、はるかに低い速度で放電すれば、まだ使用可能な容量がある場合がある。 充電式電池のデータシートには、8時間や20時間などの放電容量が記載されていることが多い。無停電電源装置用の電池は15分放電で評価されていることもある。
電池の端子電圧は充放電の間一定ではない。 種類によっては、容量の大部分にわたって放電中の電圧が比較的一定であるものもある。 非充電式のアルカリ電池や亜鉛-炭素電池は、新品時は1.5Vを出力しますが、この電圧は使用とともに低下します。 ほとんどのニッケル水素単三、単四電池は1.2Vですが、アルカリ電池よりも放電曲線が平坦で、通常はアルカリ電池を使用するように設計された機器に使用できます。
電池メーカーの技術ノートでは、電池を構成する個々のセルについてVPC (Voltage per Cell) と表記することがよくあります。
セル反転による損傷編集
放電した電池に、プラスとマイナスの端子の極性が入れ替わるほどさらに放電する方向の電流を流すと、セル反転と呼ばれる状態になります。 一般に、この方法で放電したセルに電流を流すと、望ましくない不可逆的な化学反応が起こり、セルに永久的な損傷を与えます。セルの反転は多くの状況で発生しますが、最も一般的なものは次の 2 つです。
後者の場合、バッテリー内の異なるセルがわずかに異なる容量であるために問題が発生するのです。 11>
多くのバッテリー作動デバイスは、低電圧カットオフを備えており、セルの反転を引き起こす可能性のある深い放電が発生しないようになっています。 スマートバッテリーは、内部に電圧監視回路を内蔵しています。
完全に放電する前でも、弱く充電されたセルにはセルの逆転が起こる可能性があります。 電池の放電電流が十分に大きいと、電池の内部抵抗によって、電池の順方向起電力よりも大きな抵抗性電圧降下が発生することがあります。 この結果、電流が流れている間にセルの極性が反転してしまう。
以前に過充電されたニッケル水素電池を修正するときなど、状況によっては電池を完全に放電することが望ましい場合があります。
完全放電状態での保管中の損傷編集
マルチセル電池が完全に放電された場合、上記のセル反転効果により破損することがよくあります。しかし、各セルを別々に放電させるか、あるいは各セルの内部リークによって時間とともに電荷を放出させれば、セルの反転を起こさずに電池を完全放電させることは可能です。 このため、保管を目的とした電池は充電し、定期的に充電して充電量を維持することが推奨される。過充電の場合も破損することがあるので、保管中の最適充電量は通常30～70%程度である。
放電深度（DOD）は通常、公称アンペア時容量のパーセントで示され、0％のDODは放電なしを意味します。 電池システムの使用可能容量は、放電速度と放電終了時の許容電圧に依存するため、放電深度はその測定方法を示すために適格でなければなりません。 製造時および経年変化により、完全放電のための DOD は時間または充電サイクル数によって変化する可能性がある。 一般的に二次電池システムは、各サイクルにおいてDODが低いほど、より多くの充電／放電サイクルを許容する。 リチウム電池は公称容量の約80～90%まで放電することができる。 鉛電池は約50〜60％まで放電することができます。 フロー電池は100％放電することができる。
寿命とサイクル安定性編集
電池は乱暴に扱わなくても繰り返し使用されると、充電サイクルの回数が増えるにつれて容量が減り、最終的には寿命とみなされるようになる。 電池の方式によって、消耗のメカニズムが異なる。 例えば、鉛蓄電池では、充放電のたびに活物質が回復するわけではなく、最終的には電池容量が低下するほど活物質が失われる。 リチウムイオン電池の場合、特に深放電をすると、充電時に反応性のリチウム金属が形成され、次の放電サイクルに参加できなくなることがある。 密閉型電池は、特に過充電や高温で使用した場合、電解液から水分が失われることがある。 これは、サイクル寿命を減少させる。
充電時間編集
ソースを探す。 “二次電池” – news – newspapers – books – scholar – JSTOR (September 2017) (Learn how and when to remove this template message)
充電時間は、充電式電池を搭載した製品のユーザーにとって重要なパラメータです。 充電用電源が、充電と同時に機器を動作させるのに十分な電力を供給したとしても、充電時間の間、機器は外部電源に接続されています。 工業用電気自動車の場合、シフト外の充電は許容される場合があります。 高速道路を走る電気自動車では、適度な時間で充電するために急速充電が必要です。
二次電池は、任意に高いレートで充電することはできません。 電池の内部抵抗で発熱し、過度の温度上昇は電池の損傷や破壊につながります。 また、電池の種類によっては、活物質が電解液中を拡散する速度によって、最大充電速度が制限されるものもあります。 高い充電率は電池内に過剰なガスを発生させたり、有害な副反応を起こして電池容量を永久に低下させる可能性がある。 大まかには、多くの例外や注意点がありますが、1時間以内に電池の容量を完全に回復させることが急速充電と考えられています。 充電器システムは、低速充電のために設計された充電器よりも、高速充電のためのより複雑な制御回路と充電戦略を含むことになります。