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ラミネート型リチウム電池の選び方：超高温・超低温・超薄型・高電圧・防爆セルの選定ガイド | Green Battery バッテリー ブログ
ホーム ブログ 電池技術 ラミネート型リチウム電池の選び方：超高温・超低温・超薄型・高電圧・防爆セルの選定ガイド 電池技術 ラミネート型リチウム電池の選び方：超高温・超低温・超薄型・高電圧・防爆セルの選定ガイド 使用温度、厚さのスペース、エネルギー密度、安全要件の観点から、超高温、超低温、超薄型、3.87V 高電圧、リン酸鉄リチウム/マンガン酸リチウム、長尺型、シリコンカーボン高容量の7種類のラミネート型リチウム電池について、パラメータの意味と選定のポイントを整理します。
Green Battery Insights 機器に使う電池を選ぶとき、最初に決めるべきなのは「容量は大きいほど良い」ということではなく、次のような条件です。機器はどれほど低温または高温の環境で動作するのか。電池に割ける厚さはどれくらいか。どの程度の瞬間電流が必要か。安全要件は一般的な水準より厳しいか。これらの条件が違えば、適したセルの種類も変わります。
本記事では、徳泰新能源（Green Battery）の7種類のラミネート型（パウチ型）セルの代表型番を例に、各パラメータの意味、適用シーン、選定のポイントを説明します。以下の型番、仕様、試験データは製品資料に基づきます。
1.まず仕様書を読み解く：主要パラメータ 充電温度と放電温度が異なる理由 リチウムイオン電池は、通常、充電できる温度範囲よりも放電できる温度範囲のほうが広くなります。低温では黒鉛負極へのリチウムイオンの挿入が遅くなり、その状態で無理に充電すると負極表面に金属リチウムが析出しやすく、寿命と安全性に影響します。一方、高温では副反応と劣化が加速します。Battery University にわかりやすい解説があります：BU-410: Charging at High and Low Temperatures 。そのため仕様書では「充電温度」と「放電温度」が分けて記載されており、設計では両方を満たす必要があります。
電圧：公称電圧 / 充電終止電圧 たとえば「3.7V/4.2V」は、公称電圧 3.7V、満充電の終止電圧 4.2V を意味します。終止電圧がより高い「高電圧」系（4.35V、4.45V など）は、同程度の体積により多くのエネルギーを蓄えられますが、充電器や保護回路基板の電圧精度に対する要求も厳しくなります。
Cレート：充放電電流の換算方法 1C とは、定格容量を1時間で充電または放電しきる電流です。850mAh のセルなら 1C は 0.85A、2C は 1.7A です。概念の説明は次を参照してください：BU-402: What Is C-rate? 。仕様書の「最大充電/放電レート」は上限であり、長時間上限付近で使用すると劣化が早まり、温度上昇も大きくなります。
内部抵抗とサイクル寿命 内部抵抗が低いほど、大電流時の電圧降下と発熱は小さくなります。サイクル寿命は通常「X 回 >80%」と表記され、規定の充放電レートで X 回サイクルした後も、容量が初期値の 80% 以上を維持していることを意味します。注意：サイクル条件が異なれば、回数を直接比較することはできません 。同じ型番で 1C で 600 回、0.5C で 800 回となっているのは、まさに条件の違いによる差です。
2.超高温型ラミネート電池：高温での保存・放電に適したタイプ 代表型番 503048PL850 の仕様：
容量：850mAh 電圧：3.7V / 4.2V 放電温度：-10℃ ~ 80℃ 充電温度：0℃ ~ 60℃ 充電/放電電流：0.85A / 1.7A（最大 1C 充電 / 2C 放電）
内部抵抗：50 ~ 70mΩ
サイクル：1C 充放電 600 回 >80%、0.5C 充放電 800 回 >80% この型番の満充電状態での高温保存結果は以下のとおりです：
110℃ 4 時間：厚み膨張 4.5%、容量維持率 90%、回復容量 93%、外観 膨れなし、冷却後の硬さ正常 105℃ 8 時間：厚み膨張 4%、容量維持率 91%、回復容量 94%、外観 膨れなし、冷却後の硬さ正常 85℃ 72 時間：厚み膨張 3%、容量維持率 93%、回復容量 95%、外観 膨れなし、冷却後の硬さ正常 「容量維持率」は保存後にそのまま放電できた容量の割合、「回復容量」はさらに1回フル充放電した後に回復できる容量の割合で、両者の差はおおよそ可逆的な損失を反映します。満充電での高温保存は、劣化を加速させる最も厳しい条件の一つです（参照：BU-808 ）。そのため、この種のデータは異なるセルの耐高温性能を比較するのに適しています。
主な用途 ：車載機器、屋外で直射日光にさらされる機器、熱源の近くに置かれる電子製品など。もう一つの量産型番は 502030PL250 です。
3.超低温型ラミネート電池：-40℃ 放電と -20℃ 充電 上の表は、802540-750 セルを -40℃、-20℃、0℃、25℃、60℃ で 0.2C、0.5C、1C 放電したときの放電容量維持率を示しています（表内の表記は中国語）。温度の低い順に、0.2C は 78%、80%、85%、100%、98%、0.5C は 65%、75%、80%、100%、97%、1C は 60%、65%、70%、98%、95% です。
容量：750mAh 電圧：3.7V / 4.2V 放電温度：-40℃ ~ 60℃ 充電温度：-20℃ ~ 45℃ 充電/放電電流：1.5A / 3A（最大 2C 充電 / 4C 放電） 内部抵抗：40 ~ 60mΩ サイクル：0.5C 充電 1C 放電 600 回 >80% 一般的なリチウム電池は 0℃ 未満での充電は推奨されませんが、このモデルは -20℃ での充電が公称されており、これが最大の差別化ポイントです。ただし、「その温度で動作できる」ことは「その温度で満容量を放電できる」ことと同じではない点に注意してください。温度・レート別の放電容量維持率は上の表に示します。
主な用途 ：コールドチェーン用データロガー、寒冷地の屋外機器、低温環境下の測位・通信端末など。量産型番には 605085PL3200、702190PL1500、7021116PL2000、113735PL1350、304040PL470 もあります。
4.超薄型ラミネート電池：スペースが極めて限られた機器向け 容量：130mAh 電圧：3.7V / 4.2V 放電温度：-20℃ ~ 60℃ 充電温度：0℃ ~ 45℃ 充電/放電電流：0.13A / 0.25A（最大 1C 充電 / 2C 放電） 内部抵抗：160 ~ 200mΩ サイクル：0.5C 充電 1C 放電 500 回 >80% 超薄型セルの内部抵抗は厚型セルより明らかに高くなりますが、これは電極面積が小さく薄いことによる通常の結果です。そのため、小電流・低消費電力の機器により適しています。
主な用途 ：スマートカード、超薄型ウェアラブル、電子タグなど。量産型番には 154545PL210、104545PL、012323PL25、204843PL350 があります。
5.3.87V 高電圧ラミネート電池：高エネルギー密度と急速充電 容量：1000mAh 電圧：3.87V / 4.45V 放電温度：-20℃ ~ 60℃ 充電温度：0℃ ~ 45℃ 充電/放電電流：1.5A / 2A（最大 1.5C 充電 / 2C 放電） 内部抵抗：45 ~ 60mΩ サイクル：0.5C 充電 1C 放電 500 回 >80% 公称値から計算すると、セル1個の公称エネルギーは約 3.87V × 1.0Ah ≈ 3.87Wh です。4.45V の終止電圧を採用するセルは、その電圧に対応した充電 IC と保護回路基板と組み合わせる必要があります。誤って 4.2V の方式を使うと容量の一部しか使えません。逆に、通常の 4.2V セルを 4.45V まで充電すると安全上のリスクがあります。
主な用途 ：体積に制約があり、比較的速い充電が求められるハンディ機器やウェアラブル機器。もう一つの量産型番は 642833HV920 です。
6.リン酸鉄リチウムとマンガン酸リチウムの防爆電池：安全性を優先 代表型番 606090LFP3000（3.2V リン酸鉄リチウム）の仕様：
容量：3000mAh 電圧：3.2V / 3.65V 放電温度：-20℃ ~ 60℃ 充電温度：0℃ ~ 45℃ 充電/放電電流：3A / 6A（最大 1C 充電 / 2C 放電） 内部抵抗：30 ~ 50mΩ サイクル：0.5C 充電 1C 放電 1500 回 >80% リン酸鉄リチウム正極は熱安定性に優れ、サイクル寿命が長い一方、公称電圧とエネルギー密度は低めです。マンガン酸リチウムも熱安定性とコスト面に強みがありますが、サイクル寿命は一般にリン酸鉄リチウムに及びません。正極系ごとの比較は次を参照してください：BU-205: Types of Lithium-ion 。
特に注意が必要なのは、上記はリン酸鉄リチウム型番のパラメータである という点です。マンガン酸リチウム型番は電圧プラトーがリン酸鉄リチウムと異なるため、対応する仕様書を別途確認する必要があり、この表をそのまま当てはめることはできません。
量産型番 ：リン酸鉄リチウムは 606090LFP3000、503035LFP400、733450LFP1000、496768LFP2000、654499LFP2600、マンガン酸リチウムは 704345PL1050、1045120PL5000、123665PL2600、753136PL620。
7.長尺型カスタム電池：直並列 PACK 向けの細長いソリューション 容量：2300mAh 電圧：3.7V / 4.2V 放電温度：-20℃ ~ 60℃ 充電温度：0℃ ~ 45℃ 充電/放電電流：2.3A / 2.3A（最大 1C 充電 / 1C 放電） 内部抵抗：40 ~ 60mΩ サイクル：0.5C 充電 0.5C 放電 500 回 >80% 細長い形状はハンドル、ライトポール、キーボードの台座といった細長いスペースに収めやすく、必要に応じて直列・並列接続して電池パック（PACK）を構成することもできます。直列で使用する場合は、各セルの容量と内部抵抗をマッチングし、保護回路基板と組み合わせてバランス管理を行う必要があります。
主な用途 ：デスクライト、キーボード、美容機器など。量産型番には 8017120PL1600、7317120PL1500 もあります。
8.シリコンカーボン負極の高容量・高電圧電池：同じ体積により多くの電力を 容量：5000mAh 体積エネルギー密度：677Wh/L 電圧：3.8V / 4.35V 放電温度：-20℃ ~ 60℃ 充電温度：0℃ ~ 45℃ 充電/放電電流：2500mA / 5000mA（資料上の表記は最大 1C 充電 / 1.5C 放電） 内部抵抗：35 ~ 45mΩ サイクル：0.5C 充電 0.5C 放電 500 回 >80%、500 サイクル後の厚み膨張率 <6% シリコン系材料の理論リチウム貯蔵容量は黒鉛よりはるかに高いものの、充放電時の体積変化が大きく、サイクルに伴う膨張が長年の主な課題となっています。製品資料にはサイクル膨張率も記載されています。一般的な命名慣例に従って型番を厚さ 5.2mm × 幅 75mm × 長さ 72mm と読むと、3.8V × 5Ah = 19Wh を約 0.0281L で割って約 677Wh/L となり、公称値と一致します。ただし、この寸法は型番から推定したもので、実際の寸法は仕様書に従ってください。
主な用途 ：長い駆動時間が求められ、内部スペースが固定されたポータブル機器。もう一つの量産型番は 462870HV720 です。
9.セル7種類の選び方：比較表 長期の高温環境または高温保存：優先的に検討するタイプ 超高温型、重点的に確認する項目 目標温度での保存・サイクルデータ 0℃ 未満でも充電または放電が必要：優先的に検討するタイプ 超低温型、重点的に確認する項目 低温での容量維持率、低温充電レート 厚さのスペースが極めて小さい：優先的に検討するタイプ 超薄型、重点的に確認する項目 動作電流がそのレート範囲内に収まるか 小型で急速充電が必要：優先的に検討するタイプ 3.87V 高電圧型、重点的に確認する項目 充電 IC と保護回路基板が 4.45V に対応しているか 安全性優先・長寿命サイクル：優先的に検討するタイプ リン酸鉄リチウム / マンガン酸リチウム型、重点的に確認する項目 システム電圧との適合、安全試験報告書 細長いスペース、または PACK 構成が必要：優先的に検討するタイプ 長尺型、重点的に確認する項目 セルのマッチングとバランス方式 大容量・高エネルギー密度：優先的に検討するタイプ シリコンカーボン高容量型、重点的に確認する項目 サイクル膨張と構造上の確保スペース
10.選定とサンプルのチェックリスト 使用条件を明確にする ：最低・最高動作温度、充電時の周囲温度、ピーク電流と連続電流、使用可能な寸法（膨張マージンを含む）。正式な仕様書を請求する ：型番、寸法、容量、試験条件を確認し、仕様書を基準とします。製品紹介資料は初期段階の参考にとどめてください。試験報告書を請求する ：プロジェクトで認証取得や輸出が必要な場合は、セルが該当規格の試験報告書を備えているか確認します。たとえば、携帯機器用リチウム電池でよく用いられる IEC 62133-2 です。製品がすでに合格していると決めつけないでください。使用条件に合わせて試験する ：目標とする温度とレートで容量、温度上昇、サイクルを測定し、少なくとも最も厳しい使用条件をカバーします。充電回路と保護回路を適合させる ：終止電圧、充電温度保護（NTC）、過電流保護をすべてセル仕様と一致させる必要があります。
11.よくある質問
超低温リチウム電池は -40℃ で充電できますか？ 製品仕様によると、超低温型の代表型番の放電下限は -40℃、充電下限は -20℃ であり、-40℃ での充電には対応していません。公称充電温度を下回る場合は、先に電池を加温するか、充電を一時停止してください。
高電圧電池（4.45V）に通常の 4.2V 充電器を使えますか？ 充電はできますが、容量の一部しか使えません。逆に、4.45V の方式で通常の 4.2V セルを充電することは絶対にしないでください。充電方式はセル仕様書の終止電圧に従ってください。
サイクル寿命 500 回と 1500 回なら、後者のほうが長持ちするということですか？ サイクル条件が同じ場合に限って直接比較できます。リン酸鉄リチウム型番の 1500 回と他の型番の 500 回は充放電レートが同じ（0.5C 充電 1C 放電）なので、系の違いを示す参考になります。ただし、実際の寿命は温度、放電深度、充電方法の影響も受けます。
製品資料の「釘刺し試験合格」は安全認証を取得したことを意味しますか？ 意味しません。認証要件は対象市場と規格によって決まり、資格を持つ機関が試験を行い報告書を発行する必要があります。
仕様書のデータはそのまま製品設計に使えますか？ 初期選定の参考にはなります。設計を確定する際は、正式な仕様書とプロジェクトでの試験結果を基準にしてください。
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德泰新能源（Green Battery）
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