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リチウムイオン電池:円筒形セルと角形セルの比較
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リチウムイオン電池:円筒形セルと角形セルの比較

2025年3月31日

リチウムイオン電池:円筒形セルと角形セルの比較

17,688 発行元 BSLBATT 2018年12月7日

角柱細胞

 

円筒形セルと角柱形セルは、建築用として市場で最も優れた選択肢です。リチウム電池目的の用途に適したバッテリーを購入する前に、各セルタイプの長所と短所を以下で検討してください。

円筒形細胞

円筒形容器は、今日でも最も広く使用されている包装形態の一つです。製造が容易で、優れた機械的安定性を備えていることがその利点です。円筒形容器は、変形することなく高い内部応力に耐えることができます。

多くのリチウム系およびニッケル系円筒形電池には、正温度係数(PTC)スイッチが組み込まれています。過電流が流れると、通常は導電性のポリマーが発熱して抵抗値に変化し、電流の流れを遮断して短絡保護の役割を果たします。短絡が解消されると、PTCは冷却されて再び導電性の状態に戻ります。

ほとんどの円筒形電池には圧力解放機構が備わっており、最もシンプルな設計では、高圧下で破裂するメンブレンシールが用いられています。メンブレンが破裂すると、液漏れや乾燥が発生する可能性があります。バネ式バルブを備えた再封可能なベントが推奨される設計です。一部の民生用リチウムイオン電池には、危険な圧力上昇時に電池を物理的かつ不可逆的に遮断する充電遮断装置(CID)が搭載されています。

円筒形電池これらは、懐中電灯やリモコンから、ノートパソコンやスマートフォンなどの携帯電子機器まで、さまざまな電子機器に一般的に使用されています。

角柱細胞

1990年代初頭に登場した現代の角型電池は、薄型化へのニーズに応えています。チューインガムの箱や小さなチョコレートバーのような洗練されたパッケージに包まれた角型電池は、積層構造を採用することでスペースを最大限に活用しています。また、巻き上げて平らにした擬似角型ゼリーロールのような形状のものもあります。これらの電池は主に携帯電話、タブレット、薄型ノートパソコンに搭載されており、容量は800mAhから4,000mAhまで幅広く対応しています。統一された規格は存在せず、各メーカーが独自の規格を設計しています。

角型セルは大型サイズも用意されている。溶接アルミニウム製の筐体に収められたこれらのセルは、20~50Ahの容量を持ち、主にハイブリッド車や電気自動車の電動パワートレインに使用されている。図5に角型セルを示す。

角型電池は、その大容量性から現在最も普及している。この形状のおかげで、4個の電池を一度に簡単に接続してバッテリーパックを形成できる。

円筒形の利点

円筒形セル設計は、サイクル寿命が長く、経済的である一方、重量があり、内部に空洞があるためパッケージ密度が低いという欠点がある。

円筒形セル電池は、ケースが保護されているため、堅牢で耐久性に優れています。このタイプの電池は、高温環境下でも高い耐性を発揮します。耐衝撃性にも優れているため、電気自動車によく使用されています。電池の電圧と容量を高めるために、複数のセルが直列および並列に接続されています。万が一、1つのセルが損傷しても、全体への影響は最小限に抑えられます。

円筒形電池の代表的な用途としては、電動工具、医療機器、ノートパソコン、電動自転車などが挙げられる。一定のサイズ内でのバリエーションを可能にするため、メーカーは半分の長さや4分の3の長さといった部分的な長さの電池を使用しており、ニッケルカドミウム電池が最も多様な電池の選択肢を提供している。一部はニッケル水素電池にも応用されたが、リチウムイオン電池は独自のフォーマットを確立したため、その応用はなかった。

プリズムの欠点

角型電池は、多数の正極と負極が互いに隣接して配置されているため、短絡や不安定性が発生しやすい。角型電池は、熱管理効率が低く、高圧下での変形に比較的敏感なため、寿命が短い。その他の欠点としては、標準サイズの種類が限られていることや、平均時間当たりの電力料金が高いことが挙げられる。また、所有する容量が大きいため、BMS(バッテリー管理システム)による販売管理も複雑になる。

角型電池工場

携帯電話の選択

リチウムイオン電池のセル設計を選ぶ際の決め手となるのは、多くの場合、設置スペース、コスト、そして安全性に関する考慮事項です。

リチウムイオン電池の用途において、高い出力、性能、長寿命が求められ、設置スペースをあまり気にしない場合は、円筒形セルを検討してください。過負荷が懸念される場合は、安全性が向上した円筒形セルを選択するのが良いでしょう。しかし、リチウムイオン電池の用途において、小型スペースに高出力を詰め込む必要があり、コストを許容できるのであれば、角形セルが最適です。

現在、コスト効率に優れた円筒形モデルが市場シェアを独占している。しかし、新製品の登場により省スペース化へのニーズが高まり、バッテリー技術の進歩や価格変動に伴い、角形セルの需要は増加すると予想される。

リチウム電池の種類がまだわからない場合は、実績のあるパートナーお客様の具体的なニーズに合った、賢明な購入決定を下せるようお手伝いいたします。

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