【ポータブル電源の自作におすすめ】リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの特徴

停電や非常用として、ポータブル電源をほしいと考えている方。

ポータブル電源を自作したいが、どんなバッテリーを使ったら良いかわからない人に向けた記事です。

この記事を読むと、ポータブル電源を自作するときに適しているバッテリーの種類、ポータブル電源の容量の決め方がわかります。

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目次

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの特徴

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、正極(プラス)にリン酸鉄リチウム、負極(マイナス)に黒鉛材料(グラファイト)を使用しています。

正極材料に「リチウム(Li)、鉄(Fe)、リン(P)」が使用されているので、リン酸鉄リチウムバッテリー(LiFePO4)と呼ばれます。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの特徴は、次のとおりです。

  • 安全性
  • 長寿命
  • デメリットは、電気容量に対して価格が高いこと

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの安全性

従来のリチウムイオンバッテリーや鉛バッテリーは、使用法を誤ると発熱や発火、最悪の場合爆発の可能性があります。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、現在あるバッテリーの中で最も安全性に優れています。発火や爆発の危険性がありません。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーが「発火」しない理由

物が燃えるためには、次のものが必要です。

  • 可燃物
  • 酸素

リチウムイオンが「発火」する理由は?

  • 可燃物:バッテリーを囲うケースなど
  • 熱:過電流などによる発熱
  • 酸素:バッテリー内部にある酸素

リン酸鉄リチウムイオンが「発火」しない理由は?

「リン酸鉄リチウムイオンバッテリー」も「リチウムイオンバッテリー」と同様に、発熱が起こります。

しかし、燃焼に必要な「酸素」が発生しません。酸素が発生しない原因は、リン原子(P) と 鉄原子(Fe) と 酸素原子(O) の結合が強力なためです。

  • 内部短絡が発生しても、燃焼しない。
  • 燃焼に必要な、「酸素」が発生しない。
  • 短絡部分が化学反応で、絶縁物(電気を通さない物質)になる。

以上のような理由から、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは発火しないので、最も安全性に優れたバッテリーということができます。

ポータブル電源のバッテリーとして、最適なものといえます。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは長寿命

バッテリーを「0%~100%」まで充電し、次に「0%」まで放電することを「1サイクル」といいます。

ポータブル電源に使われている、従来のリチウムイオンバッテリーは、サイクルが「1000回」程度です。

これに対し、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、充放電のサイクルが「4000回」以上になっています。使用できる年数としては、1日1サイクル使用したとして、約10年間使用できることになります。

バッテリーの性能は、日々進化しています。

スマートフォンの小型化やバッテリーの発達を見れば分かる通り、技術が進歩して、ますます使いやすいバッテリーが出てくると考えられます。

自己放電率が小さい

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、長期間放置しておいても自己放電率は小さく「月に1%程度」です。

鉛バッテリーの場合は、自己放電率が月に20%程になります。
引用先:COTAC

自己放電率とは、バッテリーに蓄えられた電気が時間の経過とともに、少しずつ減少することです。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーのデメリット

メリットが多い「リン酸鉄リチウムイオンバッテリー」ですが、バッテリー価格が高いことがデメリットです。

原材料自体は安く使えるのですが、材料をリチウムイオン電池化するための「コスト」が製品価格を高くします。

しかし、安全性や長寿命などのメリットが多くデメリットを考えても、現在のところ最も使いやすいバッテリーであることは間違いありません。

技術の進歩によりバッテリーは、ますます高性能になることが考えられ価格も低下するものと考えられます。

リチウムイオンバッテリーの種類

リチウムバッテリーには

リン酸鉄系 ⇒ リチウムポリマー系 ⇒ チタン系 ⇒ 三元系 ⇒ マンガン系 ⇒ ニッケル系 ⇒ コバルト系

があります。

安全性は

「コバルト系」から「リン酸鉄系」に向かって高くなります。

エネルギー密度は

「リン酸鉄系」から「コバルト系」に向かって高くなります。

従来、ポータブル電源には、三元系のリチウムバッテリーが使用されていました。

しかし、最近では「安全性」と「長寿命」の観点から、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーが主流になっています。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの記号の見方

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーに記載されている記号の説明をします。

12.8V

バッテリーの電圧を示す。

100Ah
  • アンペアアワー(Ah)=電流(A) X 使用時間(h)
  • 100Aの電流を1時間流せるということ。
  • つまり、電流を20A流すときは、5時間流せることになる。
1280Wh
  • Wh(ワットアワー)=消費電力(W) X 使用時間(h)
  • バッテリーの持つ容量を示す。
  • 消費電力1280Wの電力を1時間使えるということ。
  • つまり、128Wの電力なら、10時間使えることになる。

バッテリーの記号は、以上のことが分かれば十分です。

ポータブル電源の容量の決め方

ポータブル電源を作るときには、電気製品の消費電力を知る必要があります。

消費電力1000Wの電気製品を動かすには、500Wの電源では動きません。最低でも1000W以上のポータブル電源の容量が必要です。

特に、電子レンジやエアコンなどでは、起動時に消費電力の数倍の電力を必要とするものがあります。

ポータブル電源の容量以上の電気製品を、使用すると故障の原因になりますので、ポータブル電源の容量を決めるときは十分な大きさにすることが大切です。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーのまとめ

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの特徴は

安全性が高いこと

内部短絡が発生しても、燃焼しない。

燃焼に必要な、「酸素」が発生しない。

短絡部分が化学反応で、絶縁物(電気を通さない物質)になる。

長寿命であること

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、充放電のサイクルが「4000回」以上になっている。

使用できる年数としては、1日1サイクル使用したとして、約10年間使用できることになります。

自己放電率が小さい

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、長期間放置しておいても自己放電率は小さく「月に1%程度」です。

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