電動自転車のリチウム電池

より高いエネルギー密度
リチウムイオン電池の主要な魅力の 1 つは、その卓越したエネルギー密度です。他の充電式電池技術と比較して、リチウムイオン電池は、よりコンパクトで軽量なパッケージでより多くのキロワット時のエネルギーを蓄えることができます。

この機能は、電動自転車やスクーターの 1 回の充電後の航続距離の延長に直接つながるため、移動距離が制限されることはなくなりました。

効率的な充電
ほとんどの場合、電動自転車や電動スクーターのバッテリー パックは、わずか 3 ～ 5 時間で低電力からフルパワーに迅速に移行できます。これは、従来の鉛蓄電池に必要な 8 ～ 12 時間をはるかに上回ります。この高い充電効率により、待ち時間が大幅に短縮されます。

より長いサイクル寿命
正しいメンテナンスと使用条件下では、リチウム電池は 500 回を超える完全な充放電サイクルに耐えることができ、その容量は初期状態の 80% 以上を維持できます。毎日の通勤者にとって、リチウム バッテリーは長年にわたる信頼性の高い走行をサポートするのに十分であり、バッテリー交換の頻度とコストを大幅に削減し、より経済的で環境に優しい旅行の選択肢をユーザーに提供します。

より高いピーク出力
リチウムイオン電池は、電力が供給されると、すぐに高いピーク出力に達して維持できます。これは、加速や登坂などの高負荷シナリオにおける車両のパフォーマンスにとって重要です。この即時のパワーレスポンスにより、ライダーは力強く敏感な加速感を体験し、乗り心地がよりスムーズになります。

電圧安定性
バッテリーの使用中、リチウムバッテリーの電圧は比較的ゆっくりと変化し、バッテリーが徐々に消耗しても、比較的安定した出力を維持できます。この機能は、継続的で減衰のない乗車体験を提供するのに役立ち、バッテリーが低下した場合でも電気自動車が安定した性能を維持できるようにします。

低自己放電特性
他の二次電池と比較して、リチウム電池は自己放電が少ないという大きな利点があります。 30 日間使用しなかった場合、電力損失は 1% 程度になる可能性があります。この機能は、長時間駐車またはスタンバイとして使用する必要がある電気自動車にとって特に重要であり、車両を常に利用できるようにします。

安全機構
各リチウム電池セルには、電圧、電流、温度を監視する独立した保護回路が含まれています。損傷した細胞や欠陥のある細胞を隔離して連鎖反応を防ぐことができます。

充電中または高負荷時の過熱を回避するために、リチウム バッテリー パックには温度センサー、通気口、耐火筐体が装備されており、内部短絡による熱暴走の可能性を軽減します。

材料混合
スラリーの作製は電池製造の最初のステップです。材料を計量し、加え、混合します。

活物質はバインダー、溶剤、導電助剤などと組み合わされます。小麦粉練機のように遊星ボールミルで活物質を混合します。混合された活物質粒子がしっかりとくっつくようにするには、それらを保持できる材料が必要です。

バインダーは、電極活物質の粒子間の接着を改善するために添加されます。電解質と接触したとき、または電極での酸化還元反応中に良好な接着性を維持できる安定した特性を備えていなければなりません。

塗布・乾燥
コーティングプロセスでは、コーター（塗布機）を使用して、アルミニウム箔と銅箔にそれぞれ陰極と陽極のスラリー層を塗布します。これは、均一な性能や長いバッテリー寿命など、多くのセル設計パラメータを決定する重要なステップです。

電極をコーティングするときにアルミニウムおよび銅の集電体 (または箔) への損傷を防ぐためには、ロールツーロール装置を制御し、電極を均一かつ均一にコーティングすることが重要です。

コーティング後、次の段階に進む前に、これらの濡れた層を完全に乾燥させる必要があります。この加熱または真空による乾燥プロセスは、電池製造プロセス全体の最大 48% を占めます。

プレス中
ローラープレス段階では、バッテリーのエネルギー密度を高めるために、乾燥してコーティングされた電極シートを再度圧縮します。適切な圧縮密度により、バッテリー容量が増加し、内部抵抗が減少し、分極の損失が減少し、バッテリーのサイクル寿命が延長されます。

カレンダー加工後の電極シートの平坦度は、スリット加工の加工効果に直接影響します。電極シート上の活物質の均一性もバッテリーセルの性能に影響します。

スリットとノッチ加工
プレス工程で平らにされた電極の長さはまだ100メートルあります。

切断段階では、バッテリー電極が適切なバッテリー サイズに切断されます。 2 段階のプロセスでは、最初に電極を垂直に切断 (スリット) し、次に V 字型のノッチとタブを作成して正極と負極の端子を形成します (ノッチング)。

ノッチングでは、カソードおよびアノード活物質が塗布されていない未コーティング部分がノッチング装置を使用して切り取られ、タブが接地される角が残ります。

積み重ねて巻く
組み立て工程では、電池の形状によって極板の重ね方や電解液の注入・封入の順序が異なります。
プレートの積み重ね方法：スタッキング（パウチ）、ワインディング（円筒）。

巻き方はロールティッシュペーパーの作り方と似ています。トイレットペーパーをロール紙に素早く巻き付けるのと同じように、処理速度が速いという利点があります。
一方、積層方式は電池セルを1つずつ積み重ねる方式です。巻線方式よりも高度な技術が必要ですが、セル間の歪みが少なく、電池セル内に空きスペースがなくエネルギー密度が高まるという利点があります。

充填と形成
パウチ：積層法で作られた電池材料を電極ポケットに入れると、空気ポケットに電解液が注入され、電極ポケットの細孔に到達します。このプロセスによりエアポケット内にガスが発生しますが、このガスは後で脱ガスによって除去されます。

円筒型：缶内を真空状態にし、ノズルから必要量の電解液を注入します。缶をプレスして、電解液を電極の細孔に充填します。この工程が終わると、最後の工程はトップキャップと缶のかしめです。

経年劣化と充電
組み立てプロセス中に注入された電解液がバッテリーの正極と負極によく浸透できるように、バッテリーは室温で保管されます。電解液はバッテリー内に均一に分散され、アノードとカソード間のイオンのスムーズな移動を保証します。

同時に、バッテリーは継続的に充電と放電を行って安定したバッテリーを作成するため、完璧な品質管理方法です。

バッテリーを一定の温度と湿度で保管し、充放電することをエージングといいます。

脱気
劣化や充電を行うとバッテリー内部でガスが発生します。ガスは脱気プロセスを通じて除去されます。脱気後 - エージングと充電をさらに 2 回繰り返し、充電容量をテストし、欠陥のあるバッテリーを選択します。

パックの組み立て
これは、電動自転車メーカーに最終的に納品される前に、個別に製造されたバッテリーセルをモジュール化パックに入れるプロセスです。

電動自転車用のリチウムイオンバッテリーを購入する場合は、次の要素を考慮することが重要です。

1. 電動自転車との互換性
電動自転車用リチウムバッテリーが自分の電動自転車とどの程度互換性があるかに注意する必要があります。考慮すべき互換性テストの 1 つは、バッテリーの重量です。バッテリーが異なれば重量も異なります。重いガジェットが好きではない場合は、軽量の電動自転車バッテリーを選択する必要があります。そうすることで、購入について不平不満を言い続けるストレスを軽減できます。

電動自転車のフレームのため、バッテリーの重量を考慮することも重要です。電動自転車のフレームにはさまざまな強度があります。軽量電動自転車フレームに重いバッテリーを使用すると、電動自転車を簡単に破損してしまう可能性があります。

2. 容量と電圧
電動自転車のバッテリー容量は、バッテリーのエネルギー定格の指標です。容量が大きいほど、範囲が広くなります。バッテリーの航続距離は、1 回のフル充電で走行できる総距離です。つまり、航続距離が長いということは、バッテリーが 1 回の充電でより遠くまで走行できることを意味します。ほとんどのバッテリーでは、バッテリー範囲全体を電動自転車で使用することはできません。したがって、バッテリーの放電深さに注意することが不可欠です。たとえば、DoD が 0.78 の 100 アンペア時間のリチウムイオン バッテリーは、バッテリーの 78 アンペア時間の充電しか使用できないことを意味します。

リチウム電池電動自転車の電圧にも注意する必要があります。すべての電動自転車には、それぞれ異なる入力電圧範囲があります。バッテリー電圧が高くても低くても、バイクに損傷を与える可能性があります。推奨電圧よりも高い電圧は、モーターの電気部品を損傷する可能性があります。一方、指定された電圧よりも低い電圧を使用すると、電動自転車のモーターに電力を供給するのに十分ではありません。

3. ブランドと保証
電動自転車用のリチウムバッテリーは定評があります。ただし、さまざまなバッテリーの性能は、そのようなバッテリーのメーカーによって影響を受ける可能性があります。このため、信頼できる電池メーカーからリチウム電池を購入するのが最善です。ご購入の際は保証内容にもご注意ください。保証は、メーカーが自社の製品に対してどのような自信を持っているかを物語ります。あまり有名ではないブランドから購入する場合は特にそうです。保証を最大限に活用するには、付属の利用規約に必ず注意してください。