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2020年12月30日

定格電圧3.3vのリチウムイオン電池(LFP)入手

DSC_0346.JPG


取り急ぎ、スペックは下記です。入手したものが、偽物の可能性も否定できませんので、今度実際に測ってみたいと思います。

A123 ANR26550 2500mAh

2500mAh(0.5C 放電時)

重量:76g(→実測でも簡易はかりで76gでした)

定格電圧 3.3V

AC1khz抵抗 6mΩ

カットオフ電圧 2V

チャージ 2.5Ato 3.6V CCCV60min

高速充電80%SOCまで 10A to 3.6V cc12minC

MAX 放電電流 50A

MAX パルス放電10秒 120A

寿命 1000サイクル以上

操作温度範囲 -30〜55℃

保存温度 -40℃〜60℃

コメント:LFP系正極のイメージは、先ず安全性が高い事、これは一般的なコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムよりも酸素放出しにくい、リン酸を結晶構造の骨格に持つオリビン構造の材料ということがあります。また、サイクル特性が良いことがあります。これは、安定な結晶構造に加え、電圧が低く有機電解液などが酸化側で有利になることがあります。一方で、電圧が低いことから、エネルギー密度が低くなりますし、微粉正極であることも加わり、体積エネルギー密度が低いデメリットがあります。また、電位がフラットであるため容量推定がしにくいデメリットもありますが、使用デバイスによっては利点とも考えられます。
最後に、使用は自己責任でお願いしたいですが、単三電池の2直列と互換できると私は思います。単三電池の初期電圧が1.6V前後との事であれば、2直列で3.2Vになり、LFP電池に近い値になります。ただし、今回紹介したものは76gで、単三電池2本で46g台ですので、重くはなりそうです。もう少し細めの電池が良いかもしれません。単三電池代用であれば1A位以上の電流で使う場合にメリットが高いと思います。本電池であれば1Cの2.5Aで問題なく動作可能ですが、単三電池は、2Aで動かすと昨日測ったセリアの電池は15分しか持ちませした。この電池の場合は、1時間以上使えるとなると4倍以上長く使える事になると思います。
また、充電器は、例えば下記リンクなど、充電とLiFeと検索をかければ見つかり、私もこの目的で買ったものではないですが、3千円台のものを持っています。一般的なリチウムイオン電池とは、充電条件が変わるので、使用されるときはご注意下さい。


2020年12月29日

単三電池王(ランキング)?B エントリーNo.1セリアのアルカリ乾電池(途中)

こんにちは、1stテストを行いました。評価中ですが途中報告です。
単三電池を安いものから、複数入手してますが
まず、こちらを測ってみました。
DSC_0449.JPG
DSC_0448.JPG

基本情報
購入店舗 セリア
販売元 セリア株式会社
名称 アルカリ乾電池
本数 4本
売価(税込み)110円
使用期限 2025年10月
製造国 中国

計測データ
高さ 50.3mm
最大直径 14.1mm
重量?@ 23.12g、?A23.11g、?B23.045g、?C23.035g(2回計測した平均値)
コメント 重量は、バラツキが若干ありです。他の電池は測ってないのでこのバラツキがどの程度物かは分かりません。

DSC_0508.JPG
DSC_0509.JPG

?@電池使用 2A定電流放電評価実施
部屋温度13℃、恒温機(ヨーグルトメーカー詳細は過去ブログ読んでください)起動2時間後、温度31℃になった所から30分恒温

アイリスオーヤマ ヨーグルトメーカー IYM-014

価格: 2,750円
(2020/12/30 02:25時点)
感想(2件)



初期開回路電圧1.615V
2A初期1.201V
終始電圧0.7V(判定電圧0.9Vカット)

結果:0.9Vに到達するまでの容量と時間は0.445Ah、13分20秒となりました。また、0.9Vタッチ後に何故か若干電圧がぶれて、上昇し再度0.9Vを切った時は、0.501Ah, 約15分動きました。判定の面で迷うところもありますが、装置精度もあるので0.9Vに瞬間到達した値では無く、0.9Vを切ってそれ以降回復しない場合とします。
また、0.7V位まで引張れば1Ah位、30分程度動きました。
DSC_0511~2.JPG
左縦軸は、電圧。横軸は、時間。

?A電池使用 1A定電流放電評価実施
部屋温度16℃、恒温機(ヨーグルトメーカー)起動2時間後、温度31℃になった所から30分恒温
初期開回路電圧1.614V
1A初期1.402V
終始電圧0.7V(判定電圧0.9Vカット)

結果:0.9Vに到達するまでの容量と時間は0.947Ah、56分49秒となりました。
また、0.7V位まで引張れば1.315Ah、78分54秒動きました。

DSC_0512~2.JPG
左縦軸は、電圧。横軸は、時間。

コメント:2Aや1Aでここまで動くのは驚きです。アルカリ電池を初めて測りましたが中々やりますね。
また、他の電池は、測ってないのでこれから比較が楽しみです。
後は、0.2A測定したらまとめたいと思いますが、夜測定しますので頑張って3種条件で2日かかりそうです。
装置が一つしかないこともあり、時間がかかり過ぎて、今後どうしようか少し迷ってます。0.2A測定をするかどうか。
また、1A評価をした直後に電池を触りましたが、一緒に恒温した他の電池よりも明らかに暖かくなっておりました。人肌よりも温かいので40℃台くらいでしょうか?プローブタイプ熱電対を付けて表面温度も測ろうかと思いました。自己発熱で温度が上がりパフォーマンスは、向上していると思います。

2020年12月27日

恒温機の簡易代替品(ヨーグルトメーカー)

今回は、簡易恒温機を選んだ話です。
結論として、アイリスオーヤマのヨーグルトメーカーIYM-014を選びました。2時間位温度安定までに時間がかかりますが、私が購入した時(2020年12月)は、3000円以下とお手頃価格で、設定可能温度は25℃以上からですが、一度ごと温度設定できるところが良いです。最大48時間まで設定できます。メーカーも日本メーカーですので中国の知らないメーカーより信頼出来る所も良いと思いました。



電池を評価するには、恒温機が必須です。温度が10度20度違うだけで、パフォーマンスや、安全性も大きく変わってきます。
恒温機ですと、エスペック製のものが有名だと思いますが、個人で趣味で買うには少しお高いので代替品を考えたいです。


また、安価な恒温槽もありますがこのレベルでも私には手が出せません。水循環させる様なウォーターバス系だともう少し値段は安くなりますが、電池なので水が付くと錆びたり短絡になりますのでご法度です。
恒温槽の代わりになりそうな物を考えました。
また、冷却機能まで持たせないと25℃設定が難しいので30±5℃位に設定できそうな物を選びました。

ネットで調べた感触として下記です。
電池の恒温機として、私の判定ですのでこの製品本来の良し悪しでは無いです。
?@卵孵化機
温調機能(物によるが1度ごと)○、庫内サイズ○、コスト○、課題:水を入れて使うとのこと、加湿状態?になるところがNG。水を入れなくてもよいかどうか判断付かなかった。有力候補であったが選ばれず。

?A温冷庫
温調機能(温冷のみ?)△、庫内サイズ○、コスト△〜◎(2000〜10000円程度)、課題:温調が、いまいち。

?Bインシュリンや携帯薬用保管箱
温調機能△(安めのもので温度設定できる物見つけられず)、庫内サイズ△、コスト△〜?(8000〜数万円)、課題:庫内サイズが小さい。温調機能が、いまいち。

?Cペルチェ素子式温冷プレート
温調機能(サーモスタット付ける)○、庫内サイズー、コスト△〜○、課題:温冷プレートなので、平面だと円筒の電池には、点接触となり熱伝搬が、心配と思った。

?Dペット用ヒーター
温調機能(物によるが1度ごと)○、庫内サイズ━、コスト○、課題:昆虫、爬虫類用のマットタイプだと細かく温度変えるれるものがありそうですが、恒温まで時間がかかりそうと思ったことが引っかかリました。これもランク高い候補品でした。

?Eヨーグルトメーカー
温調機能(1度ごと)○、庫内サイズ○、コスト◎、課題:ネットで見る限り問題無さそう

?Fエアコン
これでも良いですが、電気代が無駄と電池周辺の実温は、安定するか心配なので、温度の恒温には不適とも思いました。
上記との組み合わせで使うかも。

試してみたのは下記です。
?Eヨーグルトメーカー(アイリスオーヤマ製)を入手しました。


早速、30度設定にして、k熱電対を入れて温度を測りました。下記写真載せましたが、ケーブルを通す穴は無いので蓋は浮いてます。また、データロガー機能がある物を、手配中なので取り急ぎ簡易結果を示します。
室温17℃、設定温度30℃、時間は、(48時間まで設定できます)適当に長めに入れて、5時間程度様子を見ました。

開始20〜30分くらいでMAX56℃に到達。1時間でまだ、50℃前後(本来牛乳を温めるので初期高めか?オーバーシュートしただけ?)、2時間で30℃位、(少し蓋が開いてしまい)3時間で27℃、4時間で32℃、5時間で28℃でした。最初時間がかかりますが、およそ想定の温度範囲に恒温出来そうで満足です。評価中の見た目は悪いのが難点かも。

DSC_0487~2.JPG
DSC_0486~2.JPG

2020年12月25日

単三電池王(ランキング)?A準備中

こんばんわ。クリスマスどうお過ごしですか?
家の二人の子供は、サンタにもらったプラレール&音が出る駅と(説明しにくいのですが)アナ雪のオラフのバルーンを爆発させないように遊ぶゲームで夢中になって遊んでます。
プラレールは、単2もある事をネットで読んでましたが、子供がもらったミュースカイは、単2電池×1個でしたね。駅は、単三電池2個でしたので、液漏れがしにくい電池を見つけられたらいつか入れたいと思います。




トイザらス限定 アナと雪の女王 メルティングオラフ

価格: 1,197円
(2020/12/25 07:52時点)
感想(1件)




さて、昨日評価基準を考えて書きましたが、ミニ四駆の動作電流を少し調べて見直そうと思いました。ミニ四駆のバッテリーは、単三電池2直列でモーターの種類にもよりますが、2.4〜3v弱で1.5A〜3A位でした。





アルカリ電池で考えると負荷がかなり厳しい印象があります。公式大会では、タミヤのニッケル水素やニカド電池が使えるそうで、こちらを使う事が勝つポイントだと述べているサイトがいくつかあり、納得しました。




ミニ四駆の電流値を考えると、ランキング評価基準にもう少々高い電流も入れたいと思い2Aでの評価も入れたいと思います。
この数値理由ですが、ダイソーの5本入り乾電池の直流内部抵抗を測ると10℃位で寒かったですが、300mΩ位ありました。2A流すと、初期に1.65v位あったとして、2A?0.3Ω=0.6V電圧降下してしまいますので、0.9Vカットするとほとんど流せないと思ったからです。2.5Aや3Aだとスタートから0.9V切ってしまうかもしれませんので、比較しにくいと思い、2Aとしました。

単三電池ランキングの評価基準として昨日から改定し、下記としようと思います。
2A部門:容量、コスパ、重量
1A部門:容量、コスパ、重量
0.2A部門:容量、コスパ、重量
液漏れ部門

また、変わるかもしれませんが今日は、ここまで。

2020年12月24日

単三電池王(ランキング)?@はじめに、予定など

単三電池は、一番身近な電池の一つだと思います。


例えば、アルカリ電池では、100均で売っているものから、高性能なパナソニックのエボルタまで有りますが、ある用途で何時間使えるかつまり、容量がどれだけあるかなど表記されておらずわかりにくいと思いませんか?
そこで、比較をしてみたいと思いました。

実は、単三電池だと、おなじみのアルカリ、マンガン、ニッケ水素二次電池など有りますが、ニッケル亜鉛二次電池、(硫化鉄)リチウム乾電池(硫化鉄電池)、1.5vリチウムイオン電池他有り色々あります。
これら電池詳細は、各電池紹介の際に少し記載しょうと思います。これらの電池も含めて少しずつ更新していきたいです。



パナソニック FR03HJ/4B 1.5Vリチウム乾電池 単4形4本パック

価格: 700円
(2020/12/24 02:09時点)
感想(0件)




判断基準は、迷ってますが、予定として。

?@1A放電容量:アルカリでは厳しく一時間持たないと思います。

?A0.2A放電容量:アルカリ電池で8時間以下くらいでしょうか。

?B?@ハイレートの容量ベースでの、コストパフォーマンス
?C?A低レートの容量ベースでの、コストパフォーマンス

?D短絡放置時の液漏れ(一次電池のみ予定)

?E?@ハイレート容量ベースでの重量が軽いもの
?F?A低レート容量ベースでの重量が軽いもの

コメント、低温高温特性が優れる、カレンダー寿命が長い、バラツキが少ない、二次電池ならサイクル特性が優れる、自己放電しにくい他、、ありますが計測や設備が大変なので?@〜?Fの比較にしたいと思いますが、それもまた状況に応じて変えていきたいです。


容量の基準は下記のパナソニックのサイトを参考にしました。

https://jpn.faq.panasonic.com/app/answers/detail/a_id/29060/~/%5B%EF%BD%B1%EF%BE%99%EF%BD%B6%EF%BE%98%EF%BD%A5%EF%BE%8F%EF%BE%9D%EF%BD%B6%EF%BE%9E%EF%BE%9D%5D-%E4%B9%BE%E9%9B%BB%E6%B1%A0%E3%81%AE%E9%9B%BB%E6%B1%A0%E5%AE%B9%E9%87%8F%E3%81%AF%E3%81%A9%E3%82%8C%E4%BD%8D%EF%BC%9F-pz29060

単三電池を見ると、

0.9Vを終始電圧、20?±2℃条件下で比較すると下記でした。

アルカリ電池

電流20mAで140時間=2800mAh

電流100mAで20時間=2000mAh

電流1000mAで0.9時間=900mAh

マンガン電池

電流10mAで100時間=800mAh

電流100mAで6.8時間=680mAh

電流500mAで0.5時間=250mAh

こう見ると、アルカリ電池はマンガン電池の3倍以上の容量があり、価格を無視すればアルカリ電池を用いた方が、電流が小さい場合も持ちは良さそうに思えます。

マンガン電池の方が価格が安く、休み休み低い電流の用途に使うと良いなど言われますので使い分けが必要と思いますが、電流と使用時間(容量)の関係がも考慮すると使い分けについてより参考になると思いました。上記パナソニックの電池は性能がいいと思いますが、100均などに売っている他の電池がどんなレベルかは、私が実際に測っていきたいと思います。
色々準備しますので、もう少々お待ちください。

2020年12月23日

自己紹介

電池を10年以上大学と企業で研究しております。硫化物系固体電池、酸化物系固体電池をメインに研究してきています。

仕事だけでなく趣味の領域にも電池を組み込みたいと思いブログを書くことにしました。

電池は、使い捨ての1次電池から、充電できる2次電池があり、種類は、おなじみのアルカリ、マンガン、ニッケル水素、リチウムイオン電池、、、他

だけではなく、あまり知られていない電池が多数あり広いうえ、歴史もあり、それぞれ用途も多種あり奥が深いです。

そんな電池や電池使用デバイスについて、少しずつこの書いていこうかと思います。
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