複数のリチウム電池を直列に接続してバッテリーパックを形成することで、様々な負荷に電力を供給できるだけでなく、対応する充電器で通常の充電も可能です。リチウム電池はバッテリー管理システムを必要としません（BMS）で充放電を行います。では、なぜ市販のリチウム電池はすべてBMSを搭載しているのでしょうか？その答えは安全性と長寿命です。
バッテリー管理システム（BMS）は、充電式バッテリーの充電と放電を監視および制御するために使用されます。リチウムバッテリー管理システム（BMS）の最も重要な機能は、バッテリーが安全な動作限度内に維持されるようにし、個々のバッテリーが限度を超え始めた場合に即座に対処することです。BMSは、電圧が低すぎることを検出した場合は負荷を切断し、電圧が高すぎる場合は充電器を切断します。また、パック内の各セルの電圧が同じであることを確認し、他のセルよりも高い電圧を下げます。これにより、バッテリーが危険なほど高い電圧または低い電圧に達するのを防ぎます。–ニュースでよく目にするリチウム電池の発火事故は、このBMSが原因です。BMSはバッテリーの温度を監視し、発火するほど高温になる前にバッテリーパックを切断することもできます。そのため、バッテリー管理システムBMSは、良質な充電器やユーザーの正しい操作に頼るのではなく、バッテリーを保護することができます。
なぜ'鉛蓄電池にバッテリー管理システムは必要なのでしょうか？鉛蓄電池は難燃性であるため、充電や放電に問題が発生した場合でも発火する可能性が大幅に低くなります。しかし、主な理由は、バッテリーが完全に充電されたときの挙動に関係しています。鉛蓄電池は直列に接続されたセルで構成されています。あるセルの充電量が他のセルよりもわずかに多い場合、他のセルが完全に充電されるまで電流を流し、適切な電圧などを維持します。セルは互いに追いつきます。このように、鉛蓄電池は充電中に「自己バランス」を保ちます。
リチウム電池は異なります。充電式リチウム電池の正極は主にリチウムイオン材料でできています。その動作原理は、充放電プロセスにおいて、リチウム電子が正極と負極の両側を何度も往復することです。単セルの電圧が4.25Vを超えると（高電圧リチウム電池を除く）、負極の微細孔構造が崩壊し、硬い結晶材料が成長して短絡を引き起こし、急激に温度が上昇して最終的に発火に至る可能性があります。リチウム電池は満充電されると電圧が急上昇し、すぐに危険レベルに達する可能性があります。バッテリーパック内の特定のセルの電圧が他のセルよりも高い場合、充電プロセス中にそのセルが最初に危険電圧に達します。この時点では、バッテリーパック全体の電圧はまだ満電圧に達していないため、充電器は充電を停止しません。そのため、最初に危険電圧に達したセルは安全上のリスクを引き起こします。したがって、リチウムベースの化学では、バッテリーパック全体の電圧を制御および監視するだけでは不十分です。 BMS は、バッテリー パックを構成する各セルの電圧をチェックする必要があります。
したがって、リチウム電池パックの安全性と長寿命を確保するには、高品質で信頼性の高い電池管理システム BMS がまさに必要です。
投稿日時: 2023年10月25日
