保護されたリチウム電池と保護されていないリチウム電池: ガイド

導入

製品またはデバイス用のリチウムイオン電池を調達する場合, 購入者は、同じセルに見えるものの 2 つのバージョンにすぐに出会う: 保護されているものと保護されていないもの. Keeppower での典型的な比較は次のとおりです。 Keeppower P1835J 3500mAh 保護 18650 に対して パナソニック NCR18650GA 3500mAh 10A セル 同様の容量の. 違いはエネルギーではありません – どちらも3500mAhくらいです. 違いは安全電子機器です. このガイドでは、保護回路の仕組みについて説明します。, 各オプションの何が最も優れているか, 設計に保護されたリチウム電池と保護されていないリチウム電池のどちらを選択するかを決定する方法.

保護されたリチウム電池とは何ですか?

保護されたリチウム電池は、追加の保護回路モジュールを備えた標準的な円筒形セルです。 (PCM) その上に溶接された, 通常はマイナス端またはプラス端の小さな PCB として. PCMには専用の保護ICを使用 – Keeppower保護セルのICは日本製です – 電圧を継続的に監視します, 電流と短絡状態. 限界を超えた場合, 回路は損傷を防ぐためにセルを切断します.

代表的なKeeppower P1835Jプロテクトについて 18650, 内蔵の安全回路により過充電が発生します, 過放電, 過電流および短絡保護. セルは通常 3500mAh を供給します (最小3350mAh) 公称 3.6/3.7V で, 最大4.2Vまで充電し、2.5Vでカットオフ, オーバーで 500 Keeppower 製品ページごとの充放電サイクル. PCB により長さが増すため, 保護されたセルは約 18.6 × 69.1 mm – 構築されるベアセルよりわずかに長い. 全範囲が次の場所で閲覧できます。 従来の保護されたバッテリーのカテゴリ で説明されています Keeppower で保護されたリチウムイオン電池ガイド.

機械的に, 保護されたセルには、一端に溶接された小型の剛性保護 PCB が搭載されています, これが、セルが同等のものよりわずかに長く動作する理由です。. 購入者は端子上部のスタイルを指定することもできます – フラットトップまたはボタントップ – デバイスにポジティブコンタクトナブが必要かどうかに応じて, 最大放電電流と並行して, プライベートラベルとパッケージング, Keeppower 製品ページごと. これらのオプションは、保護されたセルを既存の懐中電灯または機器コンパートメントに狭い隙間で落とし込む必要がある場合に重要です。.

保護回路の仕組み

電圧しきい値

リチウムイオン電池は狭い電圧範囲内で最も幸せに動作します. 上限を超えて充電すると、カソードにストレスがかかり、膨張する危険性があります; 下限値を下回る放電は容量に永久的なダメージを与えます. したがって、保護されたセルは過充電および過放電時に切断されます。. 単細胞レベルで, Keeppower protected 18650 は最大 4.2V の充電と 2.5V の放電カットオフを使用します (Keeppower 製品ページごと).

パックレベルの PCM は、より狭いマージンでセルごとに同じジョブを実行します。. Keeppower の 4S-1548 保護ボード, 例えば, 過充電保護を次のように設定します 4.27 +/- 0.025セルあたりの V, 過放電保護 2.3 +/- 0.05セルあたりの V, 放電過電流保護 10 +/- 5と 20 +/- 3 ミリ秒の遅延, および短絡検出 300 +/- 200 マイクロ秒 – Keeppower 製品ページごと. 完全な PCM ラインナップは次のとおりです。 PCM保護基板のカテゴリ.

実際に何を防ぐのか

日常的に言えば、PCM は 4 つの障害モードを保護します. 過充電保護により、セルが安全な最高電圧を超えて上昇するのを防ぎます. 過放電保護により、復帰不能点以下での放電を停止します。. 過電流保護は、セルが設計されていない重負荷を遮断します。. 端子が誤ってブリッジされた場合、短絡保護はほぼ瞬時に反応します。. 懐中電灯などのエンドユーザーデバイス用, これが保護されたセルが存在する理由です – 見る 保護された懐中電灯の電池が過充電や短絡をどのように防ぐか.

無保護とは何ですか (裸) 細胞?

保護されていないセルまたはベア セルにはオンボード PCB がありません. セルメーカーから出荷されたままのリチウムイオンセルです, エンドユーザーの安全性よりもパフォーマンスを重視して最適化されている. Keeppower 社がリストした Panasonic NCR18650GA が典型的な例です。: nominal 3.6/3.7V and 3500mAh (最小3350mAh), a maximum continuous discharge of 10A, weight under 49.5g, CC-CV charging at 4.20 +/- 0.03V, charging between +10 そして +45 degrees Celsius, discharging between -20 そして +60 degrees Celsius, and storage between -20 そして +50 degrees Celsius – すべて Keeppower 製品ページごとに. Higher-capacity bare cells such as the Keeppower 18650-4000LD 4000mAh cell follow the same philosophy.

The trade-off is explicit: a bare cell offers more discharge capability and a slimmer body, but it relies entirely on the charger, the device firmware, or a pack-level BMS/PCM for protection. Use it without any of those, and the cell – and your product – is exposed.

保護されているものと保護されていないもの: 並べて比較

どれを選ぶべきか?

次の場合に保護セルを選択します

最終製品が単セルまたは技術者以外の人が使用する単純なデバイスである場合は、保護されたバッテリーを選択してください。 – 懐中電灯, ヘッドランプ, ワイヤレスセンサー, または小売店の交換用セル. PCM によりセルを安全に扱えるようになります, アフターマーケットの充電器でも安全, ユーザーの間違いを許容する. また、単一セル レベルで独自の保護ロジックを設計および認証する必要もなくなります。.

ベアセルを選択する場合

適切な PCM または BMS を使用してマルチセル パックを構築する場合は、保護されていないセルを選択してください, 最大の連続放電が必要 (NCR18650GAクラスは10Aに達します), または、保護された PCB の余分なミリメートルが重要な機械的エンベロープが厳しい場合. このシナリオでは, パックレベルのボードは監視ジョブを実行し、それをすべてのセルに複製するとスペースとコストが無駄になります。. キープパワーの カスタムバッテリーパックプログラム まさにこの分業を中心に構築されています.

厳しい環境向けの温度保護

2 つの極端の間には有用な中間点があります: 温度保護セル. キープパワーの 温度保護バッテリーシリーズ 標準の PCM に熱保護を追加します, 規制角度は 温度保護されたリチウム電池と EU の安全性. これは、換気の悪い筐体内で充電したり、熱源の近くに置いたりする製品にとって重要です。.

避けるべきよくある間違い

3つの間違いが繰り返される. 初め, 保護を期待する消費者向けデバイスにベアセルを組み込む – デバイスがセルを過充電する可能性があります. 2番, 保護されたセルをすでに BMS を持つカスタム パックに入れる – 長さを追加します, コストと 2 番目の保護層が発生しても何のメリットもありません. 三番目, カットオフ電圧を無視する: 2.5V未満でセルを繰り返し実行する (または、安全な下限値を下回るベアセルを許容する) サイクル寿命を短縮する最速の方法です. 保護アーキテクチャを一度決定する, システムレベルで, と一致するスペックセル.

保護されたセルと保護されていないセルを 1 つのメーカーから調達

統合サプライヤーの実際的な利点は、セルを保護できることです。, ベアセル, 保護ボードと充電器はすべて同じカタログからのものです. Keeppower ストックは円筒セルを保護します。 10440 に 26650 範囲, Cレート別にグレード分けされた高放電ベアセル, 1S ～ 4S パック用の PCM 保護ボード, および充電器など L4インテリジェント充電器 扱うのは 18650, 21700 そして 26650 細胞が並んでいる. 一貫性により認定が簡素化されます: 保護ロジック, 保護された小売セルとベアセルから組み立てられたパックの背後にあるテストレポートと文書は、同じエンジニアリングチームから作成されています。. 関連する背景は、OEM 向けの資料で入手できます。 保護されたリチウム電池と保護されていないリチウム電池の議論 そして専用の 保護されたものと保護されていないもの 18650 バッテリーの比較.

よくある質問

保護されたバッテリーは保護されていないバッテリーよりも物理的に大きいですか?

はい. 保護 PCB により長さが数ミリメートル追加されます. Keeppower P1835J を保護 18650 対策について 69.1 長さ mm とおおよその長さ 65 同等のベアセルの場合は mm, したがって、保護されたバージョンと保護されていないバージョンを交換する前に、必ず機械的クリアランスを確認してください。.

保護されていないものを使用できますか 18650 懐中電灯の中で?

通常はありません. ほとんどの民生用懐中電灯は、電池自体の保護回路に依存しています。, ライトのドライバーが完全なセル保護を実装していないため. デバイスのマニュアルに高放電ベアセルが必要であり、独自の保護機能があると明示的に記載されていない限り、保護されたセルを使用してください。.

保護回路により容量が低下しますか?

最小限に. P1835J 保護セルは通常の 3500mAh を供給します (最小3350mAh), 構築されるベアセルと本質的に同じ, PCB が消費するエネルギーはごくわずかであるため、. 主なペナルティは長さです, わずかな重量増加とコスト.

保護基板は短絡に対してどれくらい早く反応しますか?

Keeppower PCM 製品ページごと, 4S-1548 保護ボードは約 1 秒以内に短絡を検出します。 300 マイクロ秒と切断. 過電流保護は約以内にトリガーされます 20 現在のレベルに応じたミリ秒. これらの反応時間により、端子ブリッジが熱イベントになるのを防ぐことができます。.

保護されたバッテリーには特別な充電器が必要ですか??

いいえ. 保護されたセルは標準の CC-CV リチウムイオン充電器を介して充電します; PCM は制限を超えた場合にのみ介入します. セルの化学的性質に適合した高品質のインテリジェント充電器を使用することは、依然として良い習慣です。.

どのKeeppowerが保護されているか 18650 から始めるべきですか?

の Keeppower P1835J 3500mAh 保護 18650 参照保護されたモデルです: 3500mAh（代表値）, 過充電/過放電/過電流/短絡保護機能を内蔵, そしてそれ以上 500 サイクル. 非常に高い放電保護のニーズに対応, 15A 定格の P1830RC は、同じファミリーの次のステップアップです.