電動自転車のバッテリーの種類と購入知識

2023/10/09
電動自転車

電動自転車の市場では、最も一般的に使用されているのはメンテナンスフリーの鉛蓄電池であり、グラスファイバースペーサー吸着技術を用いたAGM型蓄電池、コロイド電解質技術を用いたGEL型ゲル蓄電池などがある。

 

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1. 電動自転車用バッテリーの種類と紹介
鉛電池の作動原理は、鉛電池の陽極(PbO2)と陰極(Pb)を電解液(希硫酸)に浸し、両電極間に2Vの電気を発生させる。 放電による化学変化は、希硫酸が正極板と負極板の活物質と反応し、新しい化合物「硫酸鉛」を生成することである。 硫酸成分は放電によって電解液から放出され、放電時間が長くなるほど硫酸濃度は薄くなる。 消費される硫酸の量は放電量に比例し、電解液中の硫酸濃度、すなわち比重を測定することで放電量や残留電気量を知ることができる。 充電時の化学変化は、放電時に負極板と正極板に生成した硫酸鉛が充電時に硫酸、鉛、過酸化鉛に分解還元されるため、電池内の電解液濃度が徐々に上昇、すなわち電解液比重が上昇し、徐々に放電前の濃度に戻ることであり、この変化は電池内の活物質が再び電力供給に使用できる状態に減少したことを示しており、両極の硫酸鉛が元の活物質に減少したときが電池の放電量または残存容量に等しい。 両極の硫酸鉛が元の活性物質に還元されると充電終了となり、正極板は水素を、負極板は酸素を発生する。 最終段階まで充電すると、電流はほとんど水の電気分解に使われるため、電解液が減少し、この時に純水を補充する必要がある。

AGM型電池は希硫酸を充填した電池で、希硫酸は極細のガラス繊維の仕切板やプレートに吸収され、電解液はほとんど流れない。 市販されている電動自転車のバッテリーのほとんどは、AGMタイプのバッテリーです。

GELタイプのコロイド電池は、電解質ゲルの後に自由電解液がなく、酸漏れの可能性は、以前のタイプの電池よりもはるかに小さいです。その充填量は希硫酸よりも10〜15%多く、水の損失と少ないので、コロイド電池は、水の損失による故障を引き起こすことはありません。コロイド充填は、スペーサーの強度を向上させ、極板を保護し、酸の存在下でスペーサーの収縮の欠陥を補うので、組立圧力が大幅に減少しないように、バッテリーの寿命を延長している理由です。 コロイドの一つは、バッテリーの内部抵抗を低減し、スペーサと極板との間のギャップを埋め、充電の受け入れは、結果として改善することができる。 だから、コロイド電池の過放電、AGM型電池よりも陝西省回復と低温充放電性能の能力が優れている;同様のAGM型電池よりもコロイド電池の一貫性がはるかに優れています。 中国では、気相ゲル、シリカゲル、混和ゲル、有機ケイ素高分子ゲルの4種類のコロイドが量産されている。

リチウムイオン電池の動作原理は、電池の充電は、プラス材料中のリチウムが隔膜を通ってマイナス黒鉛に出ます;電池の放電は、マイナス黒鉛からリチウムイオンが隔膜を通ってプラス材料に戻ります。 正極と負極からリチウムイオンが出入りすることで、充放電が行われる。

リチウムイオン電池は二次電池の一種で、エネルギー密度が高い、大電流で充放電できる、メモリー効果がない、原材料費が安い、環境にやさしいなど多くの利点があるため、登場後、販売量が年々急増しており、将来は二次電池の勝ち組になるに違いない。 1990年代に登場して以来、リチウム電池は電子製品のボタン電池、携帯電話、DCデジタル製品だけでなく、電動自転車にも応用されている。 しかし、リチウムイオン電池のコストは、電動自転車のコストの3分の1から2分の1を占め、自動車全体に占める鉛蓄電池の割合よりもはるかに大きい。 また、リチウム電池は比エネルギーが高く、材料の安定性が低いため、安全性に問題が生じやすい。 技術の成熟に伴い、リチウムイオン電池は高品質の電動自転車の発展トレンドになるだろう。

2. 電動スピンバイク用バッテリーの選定ポイント
AGM電池は低コスト、高放電電流の長所があるが、使用温度範囲が狭い、電池の水分損失と熱暴走が発生しやすいなどの欠点がある。GEL電池は高コストだが、性能が安定、使用温度範囲が広い、過充電と過放電に強い、寿命が長いなどの長所がある。

電動自転車のバッテリーは、ほとんどの場合、大電流、ディープサイクル放電に属しているため、電動自転車のバッテリーは、コロイド電池の選択に適しています。 ゲル電池は、過放電に対する抵抗力が非常に強く、電解液の保存能力が非常に高いため、過放電によるバッテリーへの影響や、バッテリー内の水分が失われることによる熱暴走現象を避けることができます。

様々なブランドの鉛蓄電池の充電特性は基本的に同じですが、各メーカーの電池材料の配合、電解液の濃度や含有量が異なるため、その充電電圧も多少異なります。そのため、厳密に言えば、電池の充電電圧は、各電池メーカーがバッテリープログラムの充電電圧を決定するために与えられた特定の要件に従って決定する必要があり、そうでない場合は、バッテリーの不適切な使用を引き起こす可能性があります。

電動自転車のモーターの出力電力は、バッテリーの定格電力と一致させる必要があります。バッテリーの寿命を延ばすためには、電動自転車のモーター出力をバッテリーの定格電力よりもできるだけ小さくし、バッテリーが長時間全負荷または過負荷状態で動作するのを避ける必要があります。

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