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電池の内部抵抗測定(続々編、18650リチウム電池)

 LCRメーターで電池の内部抵抗を測定する話の続々編です。18650用の電池ホルダーを頂いたので、測定用アダプタにパラに接続して実際にリチウムイオンの単セル電池を測定してみました。

▼18650リチウム電池と充電アダプタ
18650リチウム電池充電中
 測定した電池はTrustFireというブランドの物です。写真の右側の充電器に乗っている物が古い電池で、表示容量は2400mAh。これを1)、2)という番号で呼びます。左の2本が今回購入したもので、表示容量は3000mAh。これを3)、4)と呼ぶことにします。新しい電池の方が容量が増えているようですが、中華な電池の容量は言っちゃった者勝ちな感じになっているので、あまり信用していません。あと、これらの単セル電池はプロテクト回路付きの物です。

 ともかく初期と充電後の電池の内部抵抗と電圧を測ってみました。

▼測定の様子
18650リチウム電池の内部抵抗測定中
 測定にはLCRメーター(DE-5000)と自作の測定アダプタを使いました。左下が今回追加した18650用の電池ホルダーです。なお、充電は最初の写真に写っているUltraFireの充電器(WF-139)で行っています。

 インピーダンス測定のケルビン接続ポイントは単三電池ホルダーの端子になっていて、18650の電池ホルダーまではφ0.5mmの線を二本撚りにして接続しています。この部分の配線抵抗が気になったので計算してみたところ、3.4mΩ程度だったのでほとんど問題にならないと思います。

◆18650リチウムイオン電池の内部抵抗/端子電圧の測定結果 (充電前後の値です)
 1) 219mΩ/3.822V → 189mΩ/4.163V 古いリチウムイオン電池(2400mAh)
 2) 197mΩ/3.521V → 159mΩ/4.162V 同上
 3) 82mΩ/3.795V → 83mΩ/4.168V 新しく買ったリチウムイオン電池(3000mAh)
 4) 89mΩ/3.862V → 87mΩ/4.166V 同上

 古いリチウムイオン電池の内部抵抗は新しい物の約2倍に上がっていました。また充電しても内部抵抗の値はあまり変わらないようです。

 新しい電池の内部抵抗は80mΩ台でした。単三サイズ(14500)のリチウムイオン電池の内部抵抗は110mΩ程度だったので、サイズから考えるとこの半分以下の値になるのではないかと思っていたのですが、予想に反してあまり低い値ではありませんでした。

 さて今回の結果をどう判断するかが問題です。1)、2)の電池の内部抵抗は上がっていますが初期と比べて2倍程度の上昇なのでまだまだ使えそうな気がします。そもそも、この電池はLEDライトで使っていただけなので充放電回数はたぶん20回も行ってないと思います。とは言っても、購入後5年以上は経過しているはずなので経時変化を考えるとそろそろ寿命なのかもしれません。

◆まとめ
 測定結果は出ましたが、それでどうするかの結論を出すことは出来ませんでした。まあこうやって測定してデーターを取っておけば、いつか役立つことがあるでしょう。
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保護回路が効いてませんでしょうか

続報ありがとうございます。

「予想に反してあまり低い値ではない」ことの事情として、保護回路の内部抵抗の違いはありませんでしょうか。

保護回路の存在は、つい先日教えていただいたばかりですが、こんな回路例をみつけました。
https://goo.gl/c4CrMf
ここからたどれる資料では、FETの内部抵抗が低いと謳っていますが、それでも20mΩ弱。それを2素子にした回路もあるようで、ヒューズやそれぞれのシャント(?)みたいな抵抗も入ります。電流を観測した制御なら、抵抗成分は必須なのでしょう。

比較先の単三型も保護回路入りのようですが、サイズからして同じ構成ではない可能性もあるかと思います。上記回路例では2素子のと単素子のとがあり、抵抗成分が異なると思われます。いきなり保護回路をバラすわけにはいかないと思いますが、結果を評価するうえで可能性を考えておくこともありえませんか。

さらなる注文で恐縮ですが、2017-06-12記事に紹介されたダイソーのモバイルバッテリーの特性観察に期待しています。ああいう低プライス電池が、やはり安物なのか健闘してるのか、興味が尽きません(私も2本買ってしまいました)。

四端子法で

こんなプローブでの測定はいかがでしょうか?
http://act-ele.c.ooco.jp/blogroot/igarage/article/1556.html
電池の内部抵抗、電池ホルダーではなく、電流端子と電圧端子の二つを電池電極に直接接触させないと、正確な測定は無理です。
http://act-ele.c.ooco.jp/blogroot/igarage/article/1568.html
http://act-ele.c.ooco.jp/blogroot/igarage/article/1571.html
http://act-ele.c.ooco.jp/blogroot/igarage/article/1610.html
http://act-ele.c.ooco.jp/blogroot/igarage/article/1182.html

内部抵抗測定のまとめ

ここに置いてあります。
http://act-ele.c.ooco.jp/batt/batr.htm

re:保護回路が効いてませんでしょうか

macoswayさん、おはようございます。

そうでした、保護回路の影響のことを忘れていました。 教えて頂いた資料にあるリンク先のデーターシートを見るとFETを背中合わせに使っているようで、ON抵抗が低いと言っても20mΩくらいはあるようですし、
https://industrial.panasonic.com/content/data/SC/ds/ds4/FC4A22050L_J.pdf
シャント抵抗もあるんでしょうね。

うちにあるプロテクト回路無しのリチウムイオン単セルはダイソーの物しか無いので、今度測定してみます。

ともあれ、アドバイスありがとうございます。一人だとなかなか気付かないんですよね。

れ:内部抵抗測定のまとめ

居酒屋ガレージ店主(JH3DBO)さん、おはようございます。

いろいろ情報ありがとうございます。スプリングコンタクトの4端子プローブ、作りたいんですが工作が難しくてなかなかそこまでいかないんですが、いつかやってみたいと思います。

それと、電池内部抵抗測定のまとめページへのリンク貼っていただいてありがとうございます。そちらのブログの記事なので一度は読んだ記憶がありますが、こうしてまとめて頂くと助かります。

ん、リチウムイオン電池の保護回路なんて、9年も前に調べられているじゃないですか!
http://act-ele.c.ooco.jp/blogroot/igarage/article/1571.html

勉強になります

妄言がお役に立てたようでよかったです。

居酒屋ガレージ店主(JH3DBO)様の情報も含め、保護回路をきちんと入れることは学ばせていただきました(ありがとうございました)。しかし安物には装備がないので、製作中の電源では、端子電圧を観察しやすくするシカケを付けて手動と自己責任でごまかすことにしました。

何かできないかと探してみたら、こんな商品もあるのですね。
http://amzn.asia/fK9lV4a
http://amzn.asia/5csMWMG
電池への実装はハンダ付けが危険ですが、組込みの装置なら隙間に入る大きさのようで、今後検討してみます。

というか、これ、装備した電池を廃棄する前に抜いておけば使い回しができそうです。

re:勉強になります

macoswayさん、おはようございます。

そんな基板まで売られているのですね、知らなかったです。

ちなみに現在ダイソーの500円モバイルバッテリーを調べているのですが、基板にXB8686Eというバッテリー保護チップが載っていました。これ、近日中に記事にする予定です。
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