バランスがリチウム電池にのみ使用されるのはなぜですか？

セルのバランスを調整するための電子機器、または手動でセルのバランスを調整する方法を備えた鉛蓄電池について聞いたことがありません。

しかし、私はすべてのリチウム電池が、または少なくとも特定のサイズ以上のリチウム電池を持っていると思います。

リチウム電池と鉛蓄電池にこの違いがあるのはなぜですか？

4つの12Vバッテリーを直列に接続するとします。私はこれまでにバランスを取る必要があるのでしょうか、それとも有益でしょうか、それとも1つの48Vバッテリーであると偽ることができますか？

これまでに提供された回答は、リチウム化学ではなく他の化学でバランスを取ることを正当化する実際のメカニズムについて少し光を当てたものです。

まず第一に; すべてのバッテリの化学的性質は、適切なバランスから大きな恩恵を受けます。バランサは、宇宙船のニッケルカドミウム電池、特定のタイプの（低放電）鉛蓄電池などに使用されます。すべての電池の化学的性質は、特定のギブスエネルギー（または、アノードとカソードの両方の反応を考慮に入れる場合はレドックス電位）間で発生する特定の主要な化学還元酸化反応であり、特定の低い電圧レベルと高い電圧レベルの間で発生します。この「理想的な」電圧範囲の上または下で、他の反応が発生する可能性があります。そうでない場合、少数の反応が支配的になります。

これらの他の反応はしばしば可逆的ではないため、「有用な」アノードおよびカソード材料の量が減少し、容量が減少します。時には、このような望ましくない反応がさらに劇的になり、電極を腐食したり、電解質を劣化させたり、有毒/爆発性の化学物質を形成したりする化合物が作成されます。

現在、これらの危険な反応が、リチウム化学が本当に安全回路を必要とする主な理由です。使用する電解質に応じて、過充電時と過放電時の両方で、爆発性ガス混合物が形成されます。さらに重要なことに、アノードが熱くなりすぎると（約125℃）、発熱反応が始まり、それ自体が加速し、バッテリーに蓄えられたエネルギーのほとんどを消費します（熱暴走）。これは、大きな放電電流を処理するときの自己発熱、または過充電による不要な反応が原因で発生することがよくあります。リチウム化学電池のエネルギー密度は、ニッケルや鉛の化学物質よりも1桁以上多いため、つまり小さな場所に大量のエネルギーがあるため、これは大きなブームを引き起こす可能性があります。特に爆発性水素-酸素雰囲気と組み合わせると。

他の化学薬品にも同じ問題があります！湿式鉛蓄電池は、「通常の」使用でも水素ガスを生成することで非常によく知られていますが、ほとんどは電池を乱用します。硫酸が十分に濃縮されている場合、鉛酸電池も熱暴走する可能性があります。ただし、プレートの比較的低いエネルギー密度と高い熱容量、およびリチウムイオンと比較して熱暴走が発生する高温のため、これはほとんどの状況で対処する必要のあるリスクではありません。そして、同じことがニッケルの化学物質にも当てはまります。ニッケルの化学物質は、高電流アプリケーション（例：RCカー）でバランサーに付属することがよくあります。そうしないと、バッテリーは10〜50回しか充電できません。

次に、実用的な問題があります。たくさんのセルを直列に配置して、それが1つの大きな高電圧セルであると偽ることができますか？はい、できますが、バッテリーの寿命は恐ろしいものになります。12セルスタック内のセルの不一致は、充放電サイクルごとに悪化し、数十またはおそらく100の充電サイクルの後、バッテリがなくなります。安全上の問題を引き起こす可能性さえあります。したがって、バッテリーの安全と最適な使用の両方のために、バランスのとれた充電管理を使用することを強くお勧めします。

鉛蓄電池は、一定のフロート充電電流でいつまでも問題ありません。リチウム電池はそのように損傷するでしょう。リチウム電池がいっぱいになった場合、さらに充電しようとすると、損傷が発生します。逆に、自動車では、「12 V」鉛蓄電池は通常、約13.6 Vの固定電圧で充電されます。その電圧では、満充電時でも少量の充電電流がかかりますが、リチウム電池とは異なり、これは鉛蓄電池に害を及ぼしません。

セルは、同じ構造でマルチセルのミスマッチよりもバッテリーごとに異なります。したがって、6セルの鉛酸は1つとして扱われます。ユニットのエージングと容量は、最も弱いセルが最初に枯渇することによって加速されるため、リチウムではマッチングを最適化して全体の容量を改善し、最も弱いセルの過充電を防ぐことがより重要です。各セルのアクティブツェナークランプは、過充電を防ぐために必要です。

ただし、鉛蓄電池は、最初に1セルが故障すると、すべてが同じセルを劣化させるよりも頻繁に故障しますが、費用効果は、寿命を延ばすためのこの追加コストを保証するものではありません。

また、自己発熱はリチウムの劣化を加速するため、フロート用の鉛酸14.2の急速充電およびCV充電よりも、急速充電およびカットオフを優先します。SLAも同様ですが、温度補償された低電圧です。

鉛蓄電池は、「均等化」と呼ばれるプロセスを使用してバランス充電されます。充電量が最も多い直列ストリング内のセルは過充電することができ、これにより、ストリング内の低い方のセルも完全に充電できます。

Li-ionセルは、過充電に耐えることができないため、このプロセスを使用できません。したがって、同じ効果を得るには、アクティブなバランス充電プロセスが必要です。同じ充電レベルを持つすべてのセル。

私の経験では、純粋な太陽の遠隔地域の電力は鉛蓄電池で非常にうまく機能します。理由は次のとおりです。充電率が長期間にわたって低い。バッテリーは、夏から冬にかけて広範囲にわたってゆっくりと循環します。低電流で均等化する余剰エネルギーが比較的頻繁にある

ディーゼル太陽電池ハイブリッドシステムには次の特徴があります。低電流の均等化に利用できるエネルギーはほとんどありません。大量のフロート時間なしに、高充電から大量放電に移行します。

これは、ユーザー38367が言及していることを裏付けています。個々のセルバランシングは、鉛蓄電池を使用するこのようなリモートエリアハイブリッド電源システムの鉛蓄電池に有益であるということです。

長いストリングの鉛蓄電池は、単一のセルでの同様のサイクルと比較して容量が急速に失われるという重要な証拠があります。http://www.battcon.com/PapersFinal2004/SymonsPaper2004.pdf

リチウム電池を過充電すると、それが燃焼または爆発するためです。Pbセルを過充電すると、乾くまで水素が排出されます。その後、水を追加して再び満たす必要があります。現代のシリコン電池とAGM Pb電池は通気さえしていませんが、水素と酸素を水に再結合しています。しかし、成功したエネルギーはどこかに移動する必要があるため、おそらく少し暖かくなります。