12vリチウムイオンバッテリーのことを徹底解説

12vリチウムイオンバッテリーとは

多くのバッテリーシステムは、12vもしくは24vを必要としますが、12vリチウムイオンバッテリーは、１つで約3.2vであるリン酸鉄リチウムバッテリーセル4個を直列に接続して作られた12Vリチウムイオン電池パックです。

12vリチウムイオンバッテリーについての歴史

1950後半、金属リチウム電池の実用化に向けた研究開発を始め、1970年代前半に金属リチウム一次電池が実用化されました。

その後、充電性能を備えた電池に対する市場の需要が高まり開発が進められる中、1985年に炭素質系負極の発見により、充電式リチウムイオン電池が発明され、翌年から市場開拓が始まり、1990年から充電式リチウムイオン電池の商品化に至り、高寿命12vリチウムイオン電池も実用化されることになりました。

12vリチウムイオンバッテリーの技術

充電式リチウムイオンバッテリーは、充電時の電圧を精密に管理して使用しなければ発熱、発火、発煙に至る事故があるかもしれません。12vリチウムイオンバッテリーを安全に使用するには、より安全性の高い制御システムとしてセットで考えなければ危険を伴う恐れもあり、基本的には、充電式リチウムイオンバッテリーと制御システム一式をバッテリーパックとしての技術が必要とされています。

12vリチウムイオンバッテリーのアプリケーション

充電式12vリチウムイオンバッテリーのアプリケーショとしては、ソーラーパネルの街路灯、ソーラーエネルギーの貯蔵電源（照明関連）、無人搬送車、ロボット、大型業務用掃除機、農業用電気式噴霧器、電動RCカー（パワー分野）、スピーカー、LED電化製品、電子機器（家電製品）、通信基地局やデータセンター、エネルギー貯蔵器、風力発電、ソーラー発電（エネルギー貯蔵）、その他では医療系電動車椅子、防犯防災セキュリティパワーなどの設備に活用されています。そして、フォークリフトバッテリー、電動自転車バッテリー、キャンピングカーリチウムイオンバッテリーなどの電池として使われています。

他バッテリーより12vリチウムイオンバッテリーの優れたところ

充電式リン酸鉄リチウムイオン電池は高い放電電流を生成し、サイクル寿命が非常に長く、最大で4,000回の充電、放電のサイクルが可能です。
また、鉛酸電池と比較して、スペースと重量を最大で70％軽減することができ、コンパクトなスペースを作ることができます。12v電池の重さと体積は多くの電気機器に必要とされていて、強力な電力を供給し、スペースコストを節約できます。

エネルギー

12vリチウムイオンバッテリーの重量エネルギー密度（wh/kg）、体積エネルギー密度(wh/L)はマンガン酸リチウム（LiMn204）電池、コバルト酸リチウム（LiCoO2）電池より低いですが、鉛酸バッテリー、ニッケル水素（NiH2）電池より約2倍高くなります。リン酸リチウムは、最も一般的には使用されているリチウムイオン電池のタイプです。

交換サイクル

リチウムイオンバッテリー12vのサイクル回数は4,000回で、鉛酸バッテリー、NI水素電池、マンガン酸リチウム（LiMn204）電池、コバルト酸リチウム（LiCoO2）電池のサイクル幅は150～500回ですので、大幅に良くなります。

三元系の電池には、正極材にNI、Co、マンガン酸リチウム（LiMn204）が使われるが、リン酸鉄リチウムバッテリーはリン酸鉄リチウム（LiFePO）が使われており、希少金属を使わない分、コスト面では有利です。

自己放電率

充電式12vリチウムイオン電池の自己放電率（％/M）は3.5％より小さいくで、鉛蓄電池、NI水素電池の25～35%、マンガン酸リチウム（LiMn204）電池、コバルト酸リチウム（LiCoO2）電池の自己放電率と比べてとても低いです。

使用温度

12vリチウムイオン電池は使用可能な温度範囲が-20℃～60℃で、使用時の性能は安定しています。 高温度領域ではマンガン酸リチウム（LiMn204）電池、ニッケル水素電池の耐熱温度が約40 ℃に対し、リン酸鉄リチウムの耐熱温度は60℃と幅広く、高温に対しても性能に優れています。

メンテナンス

12vリチウムイオン電池は、メンテがほとんど必要なく、1日1サイクルで使用する場合、寿命は約10年程長持ちします。

12vリチウムイオンバッテリーの作り方

一つのセルが3.2vあるので、12vでシステムを組むには3.2vのセルを4つ直列接続して12vバッテリーにしてあげます。次はBMSの配線を12v電池に接続ために、端子を取り付けます。BMSは個々の3.2vのセルを保護し、バッテリーの過充電及び過放電を防ぐことができます。

具体的な作り方を知りたいと、この動画をご覧でください。

12vリチウムイオンバッテリーは何仕様がある

リチウムイオン電池パックを直列接続して、2パックで24v、3パックで36v仕様のバッテリーパックとしても使用可能です。よく使用されているの仕様は下記通りです。

12vリチウムイオンバッテリーの認証が必要か

一般的に、合格したリチウムイオン電池には、次の認定が必要です。

●UN38.3

●CE

●MSDS

●FCC

●ROHS

●UL

●BIS

●ISO9001(Brand certification)

バッテリーの品質を保証するために、弊社の製品はこれらの認証に合格しています。

12vリチウムイオンバッテリーはどのくらい持つ

容量は100ahであるバッテリーを10Aの設備に使用すると、10時間の電力を供給できます。20Aの設備がリチウムイオンバッテリー12v 300ahを使うと、15時間動作できます。

12vリチウムイオンバッテリーのデメリット

過充電や過放電（0%のまま放置）に弱く、その状態を保持すると寿命が短くなる特性があります。しかし、これを回避するためのバッテリー管理システムがあります。

12vリチウムイオンバッテリーの寿命を延ばす方法

●リチウム電池専用充電器で12vイオン電池を充電します。

●12vバッテリーを適切な温度に置きます。

●12v電池容量満タンに充電せずに、充電状態を80%～90%で維持させて使用するのが長持ちさせる方法です。

12vリチウムイオンバッテリーを一晩中充電するのは良くない

12vバッテリーの充電状態が、50%を下回る前に容量の80%～90%まで充電を繰り返して使用するのが、12v電池が長持ちします。

充電時も100%満タンに充電しない方が長持ちしますので、一晩中充電することはお勧めしません。

長時間使用しなければ、12vバッテリーは壊す？

長期間保存する場合は、充電状態を 40% 程度の充電で保存するのが良いです。12vリチウムイオンバッテリーを放電したまま長期間使わず放置するのは好ましくありません。長時間使わずに放置すると、バッテリーは消耗し、定期的に受電することをお勧めします。

12vリチウムイオンバッテリーを購入する際のポイント

12vリチウムイオンバッテリーは4つのセルの組み合せでひとつのバッテリーが構成されていて、この4つのセルに自己放電量にばらつきがあると、充電時や放電にセル電池の性能をフルに発揮できませんので、新しいAクラスセルを備えたバッテリー製品を購入することが重要です。

不規制なメーカーから不合格のバッテリーを買って、爆発、発火などの事故を起こす報告がたくさんあります。安全性のため、国際的に認定する認証を持つ12vバッテリーを購入します。専門的にバッテリーを生産するメーカーは電池の中でBMSが設置され、バッテリーを保護することができます。

設備の利用時間によって、最適なahを選びます。例えば、3Aのフォークリフトに12時間しようすれば、36ahのバッテリーで十分です。もし100ahの12v電池を搭載すれば、フォークリフトは最低33時間運用できます。

設備に適した12vリチウムイオンバッテリーの容量を選択するヒント

低電圧のバッテリー残量が少ない状態では、満タン時に使えた高出力家電を使えなくなることもあります。それが、充電式12vリチウムイオンバッテリーの場合は、その制限がなく、高出力でも低出力でも問題なく使えるので、リチウムイオンバッテリー12vをお勧めします。

まとめ

リチウムイオン電池の充電式12vリチウムイオンバッテリーは、サイクル回数が4,000回でサイクル寿命が非常に長く、自己放電率は月に3.5％より小さく、鉛酸バッテリー、ニッケル水素電池、マンガン酸リチウム電池、コバルト酸リチウム電池と比べても良く、使用温度範囲についても-20℃～60℃と広い、性能に優れた12v電池です。