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メモリ効果は、バッテリー効果、レイジーバッテリー効果、またはバッテリーメモリとも呼ばれ、ニッケルカドミウム 充電式バッテリーで観察される効果で、バッテリーの充電量が少なくなります。[1] [2]これは、ニッケルカドミウムバッテリーが部分的に放電された後に繰り返し充電されると、徐々に最大エネルギー容量が失われる状況を表します。バッテリーは、より少ない容量を「記憶」しているようです。[3]
真の記憶効果
「メモリ」という用語は、航空宇宙のニッケルカドミウム応用から来ています。この応用では、セルは厳密なコンピュータ制御によって繰り返し使用可能容量の 25% (1% の誤差あり) まで放電され、その後過充電なしで 100% 容量まで再充電されます。[4]この長期にわたる反復サイクル方式では過充電が考慮されず、25% 放電ポイントを超えると容量が失われます。次の条件の 1 つ (または複数) が満たされている場合、真のメモリは存在できません。
- バッテリーは完全に過充電されます。
- 放電量はサイクルごとに全く同じではなく、プラスマイナス3%以内である。
- 放電はセルあたり1.0ボルト未満である[4]
真のメモリ効果は焼結プレートニッケルカドミウムセルに特有のもので、特に低アンペアアワーセルでは再現が非常に困難です。この効果を誘発するように設計された特定のテストプログラムでは、700回以上の精密制御された充電/放電サイクル後もメモリ効果は見られませんでした。このプログラムでは、らせん状に巻かれた1アンペアアワーセルが使用されました。フォローアッププログラムでは、同様のテスト体制で20アンペアアワーの航空宇宙タイプのセルが使用され、数百サイクル後にメモリ効果が観察されました。[5]
記憶効果として認識されるその他の問題
真のメモリ効果ではない現象は、焼結プレートニッケルカドミウムセル以外の種類のバッテリーでも発生する可能性があります。特に、通常はメモリ効果の影響を受けないリチウムベースのセルは、電圧レベルが変化する可能性があり、バッテリー制御システムによって容量の仮想的な減少が認識される可能性があります。[6]
一時的な効果
長期の過充電による電圧低下
メモリ効果に起因するとよく言われる一般的なプロセスは、電圧低下です。この場合、バッテリーの総容量はほぼ同じままですが、使用するとバッテリーの出力電圧が通常よりも急速に低下します。電圧を監視してバッテリーの充電量を示す最新の電子機器では、バッテリーが非常に急速に消耗しているように見えます。ユーザーにとっては、バッテリーがフル充電を維持していないように見えますが、これはメモリ効果に似ています。これは、デジタルカメラや携帯電話などの高負荷デバイスでよく見られる問題です。
電圧降下は、バッテリーの過充電が繰り返されることで、プレート上に電解質の小さな結晶が形成されることによって引き起こされます。[引用が必要]この結晶によってプレートが詰まり、抵抗が増加し、バッテリー内の個々のセルの電圧が低下します。 これにより、個々のセルが急速に放電し、バッテリー全体の電圧が突然低下するため、バッテリー全体が急速に放電しているように見えます。[引用が必要]この効果は非常に一般的であり、[引用が必要]消費者向けトリクル充電器は通常過充電します。たとえば、ニッケル水素電池は、この形式の容量損失を経験することが知られています[引用が必要]多くの場合、誤ってメモリ効果に起因するものです。[2]
修理
この効果は、バッテリーの各セルに1回以上の深い充電/放電サイクルを施すことで克服できます。[7]これは、マルチセルバッテリーではなく、個々のセルに対して行う必要があります。バッテリーでは、一部のセルが他のセルよりも先に放電し、その結果、それらのセルが残りのセルから逆充電電流にさらされ、回復不可能な損傷につながる可能性があります。
高温
高温は充電電圧とセルが受け入れる電荷を低下させる可能性もあります。[4]
その他の原因
- 32 °F (0 °C) 以下での動作
- 高い放電率（5C以上）のバッテリーは、そのような用途に特化して設計されていない
- 充電時間が不十分
- 充電器の不良[4]
能力の永久的な喪失
深放電
充電式バッテリーの中には、繰り返しの過放電によって損傷を受けるものがあります。バッテリーは、複数の類似したセルで構成されていますが、同一ではありません。各セルには独自の充電容量があります。バッテリー全体が過放電されると、最も容量の小さいセルの充電容量がゼロになり、他のセルがそのセルに電流を流し続けるため「逆充電」されることがあります。結果として生じる容量の損失は、多くの場合、メモリ効果によるものです。
バッテリー ユーザーは、バッテリー パックを完全に放電することでメモリ効果を回避しようとする場合があります。この方法では、セルの 1 つが深く放電されるため、さらに損傷が発生する可能性があります。損傷は最も弱いセルに集中するため、完全放電を繰り返すたびに、そのセルの損傷はますます大きくなります。
年齢と使用状況 - 通常の寿命の終わり
すべての充電式電池には寿命があり、使用の有無にかかわらず、電池内部の二次化学反応により経年劣化とともに徐々に蓄電容量が失われていきます。一部のセルは他のセルよりも早く故障するかもしれませんが、その影響は電池の電圧を低下させることです。リチウムベースの電池は、あらゆる構造の中で最もアイドル寿命が長いものの 1 つです。残念ながら、動作サイクル数は約 400～1200 回の完全な充電/放電サイクルと、依然として非常に低いです。[8]リチウム電池の寿命は、使用の有無にかかわらず、温度と充電状態(SoC) が高くなると短くなります。使用していないとき (保管中) のリチウムセルの最大寿命は、30%～50% SoC に充電して冷蔵 (凍結なし) することで実現されます。過放電を防ぐために、電池を室温に戻し、6 か月に 1 回または 1 年に 1 回、50% SoC まで再充電する必要があります。[9] [10]
参考文献
- ^ バーグフェルト、HJ;ウィスコンシン州クライト。ノッテン、ピーター HL (2002-09-30)。バッテリー管理システム: モデリングによる設計。スプリンガー。 38ページ–。ISBN 9781402008320. 2013年6月5日閲覧。
- ^ ab 「電圧低下（「メモリー効果」）」。Duracell.com。Procter & Gamble。2009年3月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年9月15日閲覧。
- ^ リンデン、デイビッド、レディ、トーマス B. (2002)。バッテリーハンドブック（第 3 版）。ニューヨーク：マグロウヒル。p. 28-18。ISBN 0-07-135978-8。
- ^ abcd 修理に関する FAQ、GE 技術ノート Davolio, G.、Soragni, E. (1998) より引用。Journal of Applied Electrochemistry、28(12)、1313–1319。doi:10.1023/a:1003452327919
- ^ 「Sci.Electronics FAQ: バッテリーに関する詳細情報」www.repairfaq.org。
- ^ 「リチウムイオン電池でもメモリー効果が発見される」ポール・シェラー研究所。 2021年4月10日閲覧。
- ^ 「電力源としての電池」www2.eng.cam.ac.uk。
- ^ HEV 用バッテリーの種類と特性 ThermoAnalytics, Inc.、2007 年。2010 年 6 月 11 日に取得。
- ^ 「リチウムイオン電池メンテナンスZZZガイドライン」(PDF)。Tektronix, Inc. 2013年12月16日閲覧。
- ^ 「リチウムイオンおよびリチウムポリマーセルとバッテリーの安全上の注意」。Ultralife corporation 。 2013年12月16日閲覧。
さらに読む
- ゲイツ エナジー プロダクツ社の『充電式バッテリー アプリケーション ハンドブック』は、1992 年 4 月 10 日より発行されています。