18650 対 AA 電池: 電圧、サイズ、交換の互換性

18650 電池と単 3 電池はどちらも円筒形ですが、同じ電気的または機械的インターフェースを提供しません。それらの電圧、寸法、放電動作は、直接交換できないほど異なる場合があります。

比較は、どの単三電池が含まれるかによっても異なります。アルカリ単三電池、充電式ニッケル水素電池、および規制されたリチウム単三電池は、同じコンパートメントに適合する場合でも、動作が異なります。

評価する OEM チーム向け 18650 リチウムイオン電池、決定はデバイスの入力範囲、利用可能なスペース、サービス要件から始まります。このガイドでは、オプションを比較し、変更に電源システムの再設計が必要かどうかを判断する方法について説明します。

簡単な答え: 18650 バッテリーは単三電池の代わりになりますか?

通常の 18650 リチウムイオン電池は、単三電池の直接の代替品ではありません。これはより大きく、公称電圧は通常 3.6 ～ 3.7 V です。アルカリ単三電池は公称 1.5 V ですが、充電式 NiMH 単三電池は公称 1.2 V です。

製品はどちらのフォーマットにも合わせて設計できますが、一方からもう一方のフォーマットに変更するには、完全なバッテリー インターフェースの承認が必要です。チェック：

• 電圧: 最大入力、負荷動作範囲、およびシャットダウンしきい値。

• 適合性: セルの寸法、端子の形状、コンタクト、およびエンクロージャのクリアランス。

• 負荷サポート: 連続電流、起動パルス、および保護またはコンバーターの制限。

• 充電: バッテリーの化学的性質、承認された充電方法、および温度条件。

• サービス: 交換手順、バッテリーの識別、および誤った挿入に対する保護。

機械式アダプターまたは同様の公称パック電圧では互換性が確立されません。

仕様を比較する前にバッテリーの種類を確認してください

「AA」は単一の化学的性質ではなく、サイズの形式です。 「18650」は、あらゆる電気的制限ではなく物理フォーマットも識別します。以下の比較は、従来の 3.6 ～ 3.7 V リチウムイオン 18650 セルに焦点を当てています。

これらの電圧ラベルは、完全な放電範囲を示したものではありません。新しい一次電池および完全に充電された充電式電池は、端子電圧が公称定格を超える可能性があります。

アルカリ電池とニッケル水素単三電池は異なるオプションです

アルカリ単三電池とニッケル水素単三電池は、異なる電圧プロファイルを示しながら同じホルダーに適合します。両方で承認されたデバイスは、バッテリ残量が少ない状態や厳しい負荷がかかっているときなど、それぞれのプロファイルで満足に動作する必要があります。

NiMH の公称電圧が低いからといって、自動的に性能が低下するわけではありません。選択したセルの負荷下で電圧を維持する能力とデバイスのシャットダウン閾値によって、その容量をどれだけ使用できるかが決まります。

「リチウム AA」にはより具体的な説明が必要です

1.5 V 一次リチウム AA は非充電式バッテリーです。規制された充電式リチウム AA には、指定された端子出力を提供する充電式エネルギー貯蔵装置と電子機器が含まれています。

どちらの説明も、通常の 3.6 ～ 3.7 V リチウムイオン電池と混同しないでください。 「リチウム」という言葉からではなく、正確なモデル仕様から化学的性質、端子出力、充電要件を特定します。

14500 セルは自動的に AA の代替品になるわけではありません

従来の 14500 リチウムイオン セルはほぼ単 3 サイズですが、通常は 3.6 ～ 3.7 V の電圧クラスに属します。物理的な類似性は、1.2 V または 1.5 V セルを必要とするデバイスとの互換性を保証しません。

一部のデバイスは、複数のバッテリー タイプを明示的にサポートしています。適合するセルが許容されると仮定するのではなく、制限を含めて文書化された承認を使用してください。

完全な電圧範囲を比較する

公称電圧は出発点にすぎません

公称定格はバッテリーを説明するのに役立ちますが、固定された出力電圧ではありません。従来の 18650 リチウムイオン電池は通常、完全に充電されると公称電圧を超えて上昇し、放電中には公称電圧を下回ります。

4.2 V の充電制限が指定されている標準セルの場合、デバイスはその上限電圧を許容する必要があります。また、セルが放電限界を超えることなく、承認された放電終点に向かって動作する必要があります。

を指定します 公称電圧、フル充電電圧、およびカットオフ電圧を合わせて 18650 。 電源入力を定義する場合、「3.7 V バッテリー」というラベルのみに基づいた設計では、上限と放電終了時の動作の両方を見落とす可能性があります。

類似の直列電圧は等価であることを証明しない

2 つのアルカリ単三電池を直列に接続すると、公称合計 3.0 V が供給されます。4.2 V 充電用に指定された従来の 18650 電池は、フル充電時に約 4.2 V に達します。最大入力定格を確認せずに、そのセルを AA 電源の電子機器に適用しないでください。

3 つの NiMH AA セルの公称合計は 3.6 V で、これは 1 つの 18650 セルの公称定格に似ている可能性があります。完全な電圧プロファイル、充電要件、保護および機械的インターフェースは依然として異なります。

これらの例は、電圧の関係を説明しています。これらは交換手順や承認された変換の取り決めではありません。

規制によってインターフェースが変わる

再設計されたデバイスは、選択したバッテリーを電子機器に適合させるために電圧コンバータを使用する場合があります。コンバータは、バッテリの全入力範囲、必要な出力、起動動作、および負荷ピークをサポートする必要があります。

また、変換損失とスタンバイ消費も追加されます。これらの影響は、長時間スリープ状態で過ごす製品や、指定されたサービス間隔を維持する必要がある製品では重要です。

スペーサーまたはコンタクト アダプターは機械的な適応を提供します。必ずしも電圧調整、充電制御、バッテリー保護を提供するわけではありません。互換性ソリューションとして扱う前に、完全なアセンブリの機能を確認してください。

サイズとコンタクトのフィット感を個別にチェック

18650 は、フォーマット指定で直径約 18 mm、長さ 65 mm です。実際のセルは、その構造、絶縁、保護機能が組み込まれると、公称寸法を超える場合があります。 AA セルは通常、選択した製品の図面に応じて直径約 14.5 mm、長さ 50.5 mm です。

したがって、18650 フォーマットは AA よりも幅が広く、長さも長くなります。セル自体だけでなく、ホルダーまたはパック構造、絶縁体、リード線、サービスアクセスのためのスペースを確保してください。

図 1. おおよそのフォーマット寸法と一般的な電圧ラベル。互換性の承認には、選択したバッテリーの図面と電気仕様を使用してください。

選択したセルの描画を使用する

最大寸法、端子の高さ、ポジティブコンタクトの形状、製造公差を確認してください。保護されたセルとボタントップ バージョンでは、裸のフラットトップ セルとは異なるクリアランスが必要な場合があります。

評価する 18650 バッテリーの寸法とデバイスは 実際のエンクロージャに適合します。公称形式名では、バッテリ コンパートメントをツールに解放するには不十分です。

連絡先のエンゲージメントと保持を確認する

特大のコンパートメント内に小型の単三電池を配置す​​ると、移動したり、意図した接触圧力を維持できなくなる可能性があります。 18650 を不十分なスペースに押し込むと、エンクロージャ、接点、または絶縁体に干渉する可能性があります。

OEM 設計の場合は、承認されたセルと接点アセンブリを一緒に検証します。意図した取り扱いおよび交換サイクル後に、極性、嵌合、保持、および電気的導通を確認してください。

mAh だけに依存せずにエネルギーと負荷容量を比較

容量をエネルギー推定値に変換する

ミリアンペア時は、エネルギーそのものではなく、充電容量を表します。異なる電圧を比較する場合、最初の推定値は次のとおりです。

公称エネルギー(Wh) ≒ 公称電圧(V) × 容量(Ah)

計算例として、3.6 V セルと 1.2 V セルが、それぞれ指定されたテスト条件下でそれぞれ 2.0 Ah の定格容量を持つと仮定します。

• 3.6V × 2.0Ah = 7.2Wh

• 1.2V × 2.0Ah = 2.4Wh

これらは、単位を説明するために使用される仮説的な入力です。特定の 18650 または単三電池の容量を確立したり、デバイスの実行時間を予測したりするものではありません。

使用可能なエネルギーは、放電プロファイル、電流、温度、デバイスのカットオフによって異なります。詳細な比較を行うには、デバイスの使用可能な電圧ウィンドウで供給されるエネルギーを測定します。バッテリーと負荷間の変換損失も考慮してください。

規制された AA 製品の場合、容量表示が内部リチウム電池を指すのか、それとも供給される出力を指すのかを確認してください。同じ境界で定義された評価を比較します。内部容量定格を 1.5 V 端子で測定したものとしてカウントしないでください。

必要な現在のプロファイルを比較する

どちらの形式名も普遍的な電流定格を確立するものではありません。正確なバッテリー候補をデバイスの連続負荷、起動要求、パルス持続時間と比較します。

アルカリおよび NiMH の候補については、負荷時の電圧と関連する条件下での使用可能な容量を調べてください。 18650 候補の場合、保護動作とともに許可されている連続およびパルス動作を確認します。

安定化された単三電池の場合、内部コンバータが出力を制限したり、過度の負荷がかかるとシャットダウンしたりすることがあります。バッテリには十分なエネルギーが蓄えられているにもかかわらず、短い起動パルスをサポートできない場合があります。

すべての単 3 電池は要求の厳しい負荷には適さない、またはすべての 18650 電池は高ドレイン電池であるなどの大まかな主張は避けてください。

規制対象リチウム単三電池の特殊な動作を確認する

バッテリー残量低下の表示が変わる可能性がある

一部の安定化単三電池は、低エネルギー段階またはシャットダウンまで出力を 1.5 V 付近に維持します。一部のモデルは、警告信号を発するために、枯渇近くになると出力を意図的に下げます。動作は製品固有です。

アルカリ電池の電圧降下から残量を推定する装置では、規定の交換品では不正確な電池レベルが表示される場合があります。必要な操作を完了するかデータを保存するのに十分な早さで警告が表示されるかどうかを確認してください。

静止ドレインと敏感な電子機器をテストする

長時間スタンバイのデバイスの場合は、バッテリー全体の保管動作と内部電子機器によって消費されるエネルギーを評価します。出力電圧が安定しても、それ自体ではサービス間隔が長くなることはありません。

デバイスに敏感なアナログ回路または無線回路が含まれている場合は、該当する場合、認定計画にコンバータ関連の電気ノイズを含めてください。すべての規制された単三電池が同じように動作すると仮定するのではなく、実際の製品をテストしてください。

OEM バッテリの交換を電源システムのリビジョンとして扱う

AA 駆動の製品を 18650 セルに切り替えると、設計のいくつかの部分に影響が出る可能性があります。代替アーキテクチャを選択する前に、充電可能なサービス モデルや特定の使用可能なエネルギー要件など、意図する利点を定義します。

既存の電力パスを見直す

入力範囲、レギュレータ制限、保護コンポーネント、直流負荷、およびバッテリ低下しきい値を記録します。バッテリーの挿入時、起動中、シャットダウン近くのデバイスの動作を確認します。

一部の負荷がメインレギュレータをバイパスする場合は、それらの電圧定格を個別に確認してください。プロセッサーの電源の承認は、接続されているすべてのコンポーネントが新しいバッテリーに耐えられることを保証するものではありません。

保護と充電を一緒に指定する

設計には、選択したセルと構成に適した保護が必要です。必要に応じて、許容される充放電条件、障害対応、および温度監視を確立します。

充電器の互換性は別途承認されます。 NiMH 電池用の単 3 形充電器は、リチウムイオン 18650 電池には自動的には適しません。また、従来のリチウムイオン電池用の充電器は、安定化された 1.5 V の単 3 製品には自動的には適しません。

充電インターフェースの決定については、次を確認してください。 AA 充電器が18650 バッテリーを充電できるかどうか。 、充電器の明示的にサポートされている化学的性質およびセル仕様に反してスロットフィットだけでは不十分です。

改訂された製品を検証する

実稼働環境を代表するサンプルを使用して、以下を検証します。

1. 最大入力電圧と承認された放電範囲全体での動作。

2. 典型的な低バッテリ状態での起動および要求の厳しい負荷。

3. 定義されたワークロード下でのデバイスの通常のシャットダウン ポイントまでの実行時間。

4. バッテリー残量低下の警告、制御されたシャットダウン、およびデータ保存要件。

5. 接点の保持、極性の保護、および交換サイクルの予定。

6. 充電許可、温度応答、および障害動作。

バッテリーのモデル、構成、ファームウェア、温​​度、負荷設定を記録します。目標は、ある円筒形が別の円筒形に置き換わるという一般的な主張ではなく、特定のバッテリとデバイスの組み合わせを承認することです。

よくある質問

18650 電池は単三電池と同じサイズですか?

いいえ、18650 フォーマットは約 18 mm × 65 mm ですが、AA は通常約 14.5 mm × 50.5 mm です。実際の寸法はモデル、端子構造、保護機能によって異なります。ホルダまたはエンクロージャを選択する前に図面を確認してください。

1 つの 18650 電池で 2 つの単三電池を置き換えることはできますか?

直接の置き換えを想定したものではありません。 2 つのアルカリ単三電池の公称合計は 3.0 V ですが、従来の 18650 リチウムイオン電池の多くは完全に充電すると 4.2 V に達します。代替品が承認される前に、デバイスは電気的、機械的、および保護の互換性を検証する必要があります。

「リチウム AA」とは、バッテリーが 3.7 V を供給することを意味しますか?

いいえ、一次リチウム AA は公称 1.5 V であり、調整された充電式リチウム AA は指定された 1.5 V 出力を提供できます。従来のリチウムイオン 14500 セルは、通常 3.6 ～ 3.7 V クラスに属します。正確な化学的性質と端子電圧を確認してください。

mAh 定格が高いほど稼働時間が長いことを意味しますか?

異なる電圧間では、さらに比較する必要があります。初期エネルギー比較としてワット時を使用し、デバイスの負荷、温度、カットオフ下で使用可能なエネルギーを評価します。規制されているバッテリーについては、記載されている容量が測定される場所を確認してください。

ニッケル水素単三電池はすべてのアルカリ単三機器と互換性がありますか?

普遍的な互換性を想定すべきではありません。 NiMH AA セルの公称電圧は低く、デバイスのカットオフ、負荷動作、バッテリー表示がパフォーマンスに影響します。デバイスの承認されたバッテリー仕様に従い、意図された代替品を検証してください。

OEM は新製品にどの形式を選択する必要がありますか?

必要な入力電圧、使用可能なエネルギー、電流プロファイル、スペース、充電方法、サービス プランから選択します。 AA は、承認された標準交換セルを中心に構築された製品に適している可能性があります。 18650 設計は、エンクロージャと電源システムがそれをサポートしている場合、再充電可能なセルまたはパックのアーキテクチャに適している可能性があります。

結論

18650 と単 3 電池の比較は、化学的性質、電圧、寸法、および完全なデバイス インターフェイスを含む互換性の決定です。まず正確な AA タイプを特定し、次に全動作範囲、接触フィット、使用可能なエネルギー、および負荷サポートを比較します。

既存のデバイスの場合は、承認されたバッテリー オプションのみを使用してください。 OEM の再設計の場合は、改訂された電源入力、保護、充電、およびサービス方法を合わせて認定します。類似の形状または公称電圧は、互換性の証拠ではなく、比較の開始点となります。

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