18650 と LiPo バッテリー: カスタム バッテリー パックにはどちらが適していますか?

カスタム バッテリー パックとして 18650 バッテリーと LiPo バッテリーのどちらを選択するかは、機器のスペース、電力需要、実行時間、機械構造、保護要件、生産計画によって異なります。

18650 バッテリーは、標準化された形式の円筒形リチウムイオン電池です。機械的に比較的強く、広く入手可能であり、モジュール式バッテリーパックによく適しています。

LiPo バッテリーは通常、充電可能なリチウムポリマーパウチセルを指します。カスタマイズされた長さ、幅、厚さで製造できるため、薄型、軽量、または不規則な形状のデバイスに役立ちます。

どちらのバッテリータイプも、すべての OEM プロジェクトにとって自動的に優れているわけではありません。

標準化された円筒形セル、機械的強度、確立されたパック構造、または簡単な交換によって製品に利点がある場合は、18650 を選択してください。機器に薄型またはカスタム形状のバッテリー、不規則な内部スペースの有効活用、軽量化、または高出力パウチセル設計が必要な場合は、LiPo を選択してください。

最終的な決定は、容量や放電率だけではなく、デバイスの完全な仕様に基づいて行う必要があります。

18650 と LiPo バッテリー: 簡単な比較

これらは一般的なデザイン傾向です。実際の性能は、選択したセルモデル、パック構成、動作条件、製造方法によって異なります。

18650バッテリーとLiPoバッテリーの構造の違いは何ですか?

18650 円筒セル構造

18650 セルは硬い円筒形の本体を備えており、通常はスチール製のケースに囲まれています。

この構造は以下を提供します。

• 規格化された寸法

• 外部圧縮に対する良好な耐性

• 一貫した機械的取り扱い

• ホルダーへの簡単な組み込み

• 再現可能なセル配置

• 確立されたスポット溶接プロセス

円筒構造は、セルが不規則な筐体を満たす方法も制限します。セル間に隙間が残る場合があり、最終パックにはホルダー、スペーサー、または追加のサポートが必要になる場合があります。

ゼルネさん 18650 リチウム バッテリー ソリューションは 、この標準化されたセル形式とモジュラー パック構造の恩恵を受ける製品に適しています。

LiPo パウチセルの構造

LiPo パウチセルは、硬い金属シリンダーではなく、柔軟なラミネートパウチを使用します。

そのフォームファクターは、以下を調整することでカスタマイズできます。

• 長さ

• 幅

• 厚さ

• タブの位置

• リード方向

• 接続方法

このため、LiPo セルは、バッテリーを薄い筐体、湾曲した筐体、またはコンパクトなデバイス内の未使用スペースに適合させる必要がある場合に便利です。

ただし、パウチ自体はスチール製の円筒形セルと同様の機械的保護を提供しません。バッテリー パックには次のものが必要になる場合があります。

• 保護フレーム

• 圧縮のサポート

• 絶縁

• クッション性

• 堅牢なエンクロージャ

• 腫れと動きを注意深くコントロールする

エネルギー密度と空間利用

LiPo は 18650 よりもエネルギー密度が高いですか?

普遍的な答えはありません。

個々のセルのエネルギー密度は、その化学的性質、電極設計、容量、電圧、製造プロセスによって異なります。パックレベルでは、LiPo は特定のエンクロージャーに適合するようにポーチを設計できるため、多くの場合、内部スペースをより効率的に使用できます。

18650 パックでは、次の理由でスペースが失われる可能性があります。

• 円筒状の隙間

• セルホルダー

• 間隔要件

• ニッケル条

• BMS の配置

• 保護構造

LiPo パックは、より平らな、またはより不規則な領域を占めるように成形できます。これにより、セルレベルのエネルギー密度が劇的に異なっていない場合でも、パッケージレベルのエネルギー利用が向上する可能性があります。

18650 がより効率的になるのはいつですか?

18650 は、次の場合に効率的な選択肢となります。

• このデバイスにはすでに円筒形のバッテリー収納部が備わっています。

• 標準セルホルダーも利用可能

• パックはモジュラー構成を採用しています

• エンクロージャはセルの直径に十分なスペースを提供します

• 機械的保護は重要です

• 製品は交換可能または保守可能なセルの利点を活用します

最適なフォーマットは、セルの仕様だけではなく、パック全体のボリュームによって決まります。

容量と実行時間の比較

18650 バッテリーと LiPo バッテリーは両方とも、さまざまな容量で入手できます。典型的な 18650 バッテリーの mAh 容量範囲は 最初の比較に役立ちますが、カスタム パックは最終的に mAh だけではなくワット時で比較する必要があります。

基本的なエネルギー公式は次のとおりです。

エネルギー(Wh) = 公称電圧(V) × 容量(Ah)

バッテリー パックの場合、実行時間は次の要素にも依存します。

• デバイスの電力

• システム効率

• 使用可能容量

• カットオフ電圧

• 温度

• バッテリーの劣化

• 負荷変動

18650 パックは、並列セルを追加することで、より高い総容量を実現できます。 LiPo パックは、複数の円筒形セルを使用しなくても、カスタム パウチ形状で必要な容量に達する可能性があります。パックレベルでは、使用可能なエネルギー、システム効率、カットオフ電圧、デバイス負荷によって、公称容量が必要な実行時間に換算されるかどうかが決まります。これらは重要な入力です 18650 バッテリー パックの容量と実行時間の計算.

18650パック容量

18650 バッテリ パックは、機器の電圧と容量の要件を満たすために、さまざまな直列および並列配置で構成できます。

デザインは以下を提供する可能性があります:

• 標準化された細胞数

• モジュール容量の増加

• 柔軟な BMS 配置

• 一部のアプリケーションではセルを簡単に交換できます

• 再現可能な生産構造

リポパック容量

LiPo パウチは、定義された厚さと設置面積内で目標容量を提供するようにカスタマイズできます。

これは次のような場合に役立ちます。

• この装置には円筒形のセルを入れるスペースがありません

• 薄型バッテリーが必要です

• バッテリーは不規則な領域を占有する必要がある

• 低体重は重要です

• 筐体には専用のポーチコンパートメントが付いています

利用可能な容量は放電電流、温度、カットオフ電圧、およびテスト条件によって異なるため、サンプルテストを通じて容量を検証する必要があります。

放電量とハイパワー性能

LiPo は 18650 を超える電流を供給できますか?

多くのパウチセルは電力重視の用途向けに設計されているため、LiPo バッテリーは放電率が高いことがよくあります。ただし、LiPo バッテリーは、すべての 18650 セルよりも多くの電流を自動的に供給するわけではありません。

高ドレイン 18650 セルも利用可能です。現在のパフォーマンスは以下によって決まります。

• セルの構築

• 内部抵抗

• 電極設計

• 定格連続電流

• パルス電流定格

• 温度条件

LiPo パウチセルと 18650 セルを比較する場合は、実際のデータシートを使用する必要があります。 18650 側の比較では、 高ドレイン 18650 バッテリの選択は、 容量ラベルだけではなく、連続電流、パルス能力、電圧降下、および温度制限に基づいて行う必要があります。

容量と電流にはトレードオフが関係する可能性があります

高容量セルと大電流セルは、異なる方法で最適化される場合があります。

高容量セルは、実行時間は長くなりますが、電流は中程度です。高ドレインのセルは、より低い容量でより強力な電力出力を提供できます。

OEM プロジェクトの場合は、以下を比較してください。

• 連続電流

• ピーク電流

• パルス持続時間

• 内部抵抗

• 電圧低下

• 発熱

• 必要なランタイム

より多くの並列 18650 セルを備えたバッテリー パックは高電流要件を満たす可能性がありますが、高レート LiPo パウチは異なる機械的レイアウトで同じ電流を達成する可能性があります。

高速デバイスにはどちらが適していますか?

製品に次のことが必要な場合には、LiPo が推奨される場合があります。

• 薄型パッケージで大電流を実現

• 軽量

• カスタムバッテリー形状

• 短時間のパワーバースト

• 専用パウチセルエンクロージャ

製品に次のことが必要な場合は、18650 が推奨される場合があります。

• 堅牢な円筒構造

• モジュール式並列容量

• 標準化されたセル供給

• 確立されたホルダーとパックの組み立て

• 剛性の高いバッテリーパック

選択したモデルの電流定格は、バッテリーのカテゴリ名よりも重要です。

保護要件

18650 バッテリーパックの保護

18650 パックには以下が必要となる場合があります。

• BMS または PCM

• 過充電保護

• 過放電保護

• 過電流保護

• 短絡保護

• 温度監視

• シリーズパックのセルバランシング

金属ケースは機械的耐久性を向上させますが、電気的保護に代わるものではありません。

LiPo バッテリーパックの保護

LiPo パウチセルにも電気的保護が必要です。ポーチは以下の影響を受けやすいため、追加の機械的保護が必要になる場合があります。

• 穿刺

• 鋭いエッジ

• 過度の圧縮

• 曲げ

• 局所的な圧力

• 制御不能な腫れ

保護設計には、電子回路と機械的筐体の両方を含める必要があります。

BMS の選択

BMS は以下と一致する必要があります。

• 細胞化学

• シリーズ数

• 充電電圧

• 連続電流

• ピーク電流

• 温度範囲

• 通信要件

BMS は、セルおよびエンクロージャと同時に選択する必要があります。 18650 から LiPo に変更するには、BMS の位置、配線、温度検知、および機械的保護の変更が必要になる場合があります。マルチセル 18650 パックでは、BMS は、シリーズ構成、電流需要、充電制限、およびバランス要件 (コア部分) にも適合する必要があります。 18650 バッテリー パック BMS 設計.

設置の柔軟性とデバイススペース

18650 の方がインストールが簡単な場合

多くの場合、デバイスに次の機能がある場合、18650 のインストールが簡単になります。

• 円筒形の電池収納部

• 標準化されたホルダー

• セル直径に対して十分なスペース

• 複数のセルに適した長方形の領域

• 取り外し可能なセル設計

• 堅牢なエンクロージャ

パックのレイアウトは、定義されたセル数と反復可能な配置を使用して計画できます。正確なフィット感をチェックするには、 18650 バッテリーの寸法は 、ホルダー、絶縁体、端子、エンクロージャの公差とともに考慮する必要があります。

LiPo がより柔軟になるとき

通常、デバイスに次の機能がある場合、LiPo はより柔軟になります。

• 薄い筐体

• 不規則な内部形状

• 湾曲したハウジング

• 高さ制限あり

• 大きな平らな面

• 円筒形セルを収容できないスペース

エンクロージャに円筒形セルを強制的に収容するのではなく、パウチセルを製品エンクロージャの周囲に設計できます。

コンパクトだからといって必ずしも LiPo を意味するわけではありません

LiPo は、薄いデバイスや不規則なデバイスに自由度を提供することがよくありますが、デバイスに十分な円筒形のスペースがある場合、またはモジュール式バッテリー パックが必要な場合には、18650 の方がコンパクトなソリューションとなります。

比較では、以下を含む完全なパックを考慮する必要があります。

• BMS

• ホルダー

• 絶縁

• 配線

• コネクタ

• ハウジング

• 熱構造

機械的強度と製品の耐久性

18650 の機械的な利点

剛性の高い円筒形のケーシングは次の機能を提供します。

• 圧縮に対する耐性が向上

• 安定したセル形状

• 組み立て時の取り扱いが容易になりました

• 一部の外部衝撃に対する保護の向上

• 一貫した機械的サポート

これは、振動や繰り返しの取り扱いにさらされる産業用機器、ハンドヘルド製品、デバイスに役立つ場合があります。

LiPo の機械的要件

LiPo ポーチには慎重に設計されたサポートが必要です。

パックには次のものが必要になる場合があります。

• 堅牢なバッテリーコンパートメント

• 保護層

• クッション性

• 制御された圧縮

• エッジ保護

• 拡張用スペース

• 鋭利な内部部品の回避

エンクロージャが正しく設計されていれば、LiPo は機械的に信頼できます。柔軟なパウチは、硬い円筒形セルのドロップイン代替品として扱うべきではありません。

バッテリーパックのカスタマイズ難易度

18650 パックのカスタマイズ

18650 パックは標準化されたセル形式に基づいており、以下を簡素化できます。

• 細胞の調達

• ホルダーの選択

• パックアレンジメント

• 溶接工程

• BMS の統合

• 交換計画

• 品質管理

設計上の主な課題は、円筒形セルと関連コンポーネントを利用可能なスペースに適合させることです。

LiPo パックのカスタマイズ

LiPo は以下においてより自由度を提供します。

• セルの長さ

• 幅

• 厚さ

• タブの位置

• ワイヤーの方向

• パック形状

ただし、この柔軟性により、次の重要性が高まります。

• ポーチ保護

• 機械的サポート

• 圧縮制御

• タブの保護

• むくみの管理

• カスタムツール

• サンプルの検証

LiPo は取り付けが簡単ですが、機械的に検証するのがより要求されます。

さまざまな製品開発段階でどのバッテリーが優れているのでしょうか?

構想段階

コンセプトの段階では、以下を使用して両方の形式を比較します。

• 利用可能な製品スペース

• 目標エネルギー

• 最大電流

• 目標体重

• 予想されるバッテリー寿命

• エンクロージャのコンセプト

製品が薄い場合や異形の場合は、早めに LiPo を評価してください。製品が円筒形のコンパートメントまたはモジュラー構造を備えている場合は、18650 から始めてください。

エンジニアリングサンプルステージ

実際のセルフォーマット、BMS、ホルダー、配線、エンクロージャーを使用してサンプルを構築します。

チェック：

• 機械的なフィット感

• ランタイム

• 現在のパフォーマンス

• 充電

• 温度

• 保護

• デバイスの操作

2 つの形式は、製品に統合されると異なる動作をする可能性があるため、理論的な比較だけでは十分ではありません。フォーマットが最終決定される前に、サンプルの容量、内部抵抗、実行時間、温度、保護動作をチェックする必要があります。 18650 バッテリーの容量と状態のテストは、 これらのセルレベルのチェックを確立するのに役立ちます。

パイロット生産段階

パイロット段階では、以下を評価します。

• 組み立て時間

• 材料の一貫性

• セルの利用可能性

• 生産収率

• 品質検査

• 認定要件

• パック間のバリエーション

• 長期供給

より優れたソリューションは、一貫してパフォーマンスを発揮し、必要な量を確実に生産できるものです。

18650 バッテリーを選択するのはどのような場合ですか?

製品に以下が必要な場合、18650 が有力な選択肢となることがよくあります。

• 標準円筒寸法

• 堅牢な機械的保護

• モジュール式バッテリーパック設計

• 確立されたセルの可用性

• 大容量または高ドレインセルのオプション

• 再現可能なアセンブリ

• ホルダーとの統合が簡単

• 実証済みの製造プロセス

アプリケーションには次のものが含まれます。

• 手持ち機器

• ポータブル機器

• 医療機器

• 産業用機器

• ロボット工学

• GPSおよびIoT製品

• 交換可能な円筒セルを備えた装置

LiPoバッテリーはいつ選択すべきですか?

LiPo は、製品に次のことが必要な場合に適しています。

• 薄いバッテリー

• カスタムの長さまたは幅

• 不規則な内部空間の有効利用

• 軽量

• 高レートのパウチセル設計

• コンパクトな筐体にバッテリーを一体化

• カスタムのタブまたはコネクタの位置

アプリケーションには次のものが含まれます。

• ウェアラブル製品

• スマートデバイス

• 薄型ポータブル電子機器

• コンパクトな医療機器

• ドローンとロボット工学

• 内部空間が不規則な製品

最終的な決定は、選択したセル モデルと実際のテスト結果に基づいて行う必要があります。

18650 バッテリーと LiPo バッテリーを比較する際のよくある間違い

1. LiPo のエネルギー密度が常に高いと仮定します。

2. 18650 の機械的耐久性が常に優れていると仮定します。

3. 電圧とパックエネルギーを考慮せずにmAhを比較します。

4. 高い C レートは、全体的なパフォーマンスが優れていることの証拠として扱われます。

5. BMS と充電器は無視します。

6. LiPo ポーチに必要な機械的保護を忘れています。

7. 18650 パックのギャップとホルダーは無視します。

8. 筐体を確認する前にバッテリーを選択してください。

9. バッテリーパック全体ではなく、個々のセルを比較します。

10. サンプルテストをスキップします。

11. 生産量を安定して供給できないセルを選択する。

12. 初期費用の安さだけで決める。

よくある質問

カスタム バッテリー パックには 18650 と LiPo のどちらが適していますか?

どちらが一般的に優れているというわけではありません。 18650 は多くの場合、剛性の高いモジュール式の標準化されたパックに適していますが、LiPo は薄型、軽量、または不規則な形状のデバイスに役立ちます。

小型機器に適したバッテリーはどれですか?

デバイスの内部空間が薄いか不規則な場合は、LiPo の方が優れていることがよくあります。デバイスに円筒形セルを収容する十分なスペースがあり、剛性の高いモジュラー パックが必要な場合は、18650 の方が適している可能性があります。

どのバッテリーがより高い放電率を実現しますか?

どちらも高レート バージョンで利用できます。実際の性能は、セルのモデル、内部抵抗、連続電流定格、パルス定格、および熱条件によって異なります。

LiPo は 18650 よりもエネルギー密度が高いですか?

すべての場合ではありません。 LiPo は形状をカスタマイズできるため、多くの場合、製品のエンクロージャーをより効率的に使用できます。セルレベルのエネルギー密度は、特定の化学反応と設計によって異なります。

18650 バッテリーは LiPo バッテリーより安全ですか?

安全性は、セル、保護回路、BMS、充電器、筐体、製造品質、および動作条件によって異なります。剛性の高い 18650 ケーシングは機械的な利点を提供しますが、LiPo は慎重なパウチ保護を必要とします。

どのバッテリーがカスタマイズしやすいですか?

LiPo は、形状、厚さ、タブの位置、寸法がより柔軟です。 18650 は、標準化されたセル配置、ホルダー、BMS 統合、モジュール式パック構造によりカスタマイズが容易です。

18650 セルと LiPo セルを同じバッテリー パックで使用できますか?

それらを無造作に組み合わせてはいけません。物理的構造、充電動作、内部抵抗、保護要件、および機械的サポートのニーズは異なります。

OEM は 18650 と LiPo のどちらを選択すればよいでしょうか?

両方のオプションをデバイスのスペース、エネルギー、電流、実行時間、重量、温度、保護、認証、サンプル テスト、および製造要件と比較します。

エンクロージャの設計前にバッテリーの種類を最終決定する必要がありますか?

はい。バッテリーの形式は、エンクロージャ、BMS の位置、ホルダー、配線、熱構造、および充電インターフェースに影響を与える可能性があります。どちらのオプションもコンセプト段階で検討する必要があります。

ZERNE を使用したカスタム バッテリー パックの開発

カスタム バッテリー パックは、一般的なバッテリー形式を適用するのではなく、製品に合わせて設計する必要があります。

ZERNE は以下の評価に役立ちます。

• 18650 円筒セル

• LiPoパウチセル

• 容量と電圧の要件

• 連続電流とピーク電流

• BMS と保護

• バッテリーの寸法

• コネクタとワイヤーの構成

• 機械的筐体

• サンプル試験

• パイロット生産

• 量産

要件は次のように展開できます。 カスタム 18650 バッテリー パックは、 製品が標準化された円筒形セルとモジュール構造の恩恵を受ける場合に使用します。

カスタム寸法、薄型フォームファクター、特殊なコネクタ、または統合されたパウチセルソリューションを必要とする製品の場合、 カスタム 18650 および LiPo バッテリー ソリューションは、 開発プロセス中に一緒に評価できます。

OEM プロジェクトの場合、セルの形式は、機器の電気的および機械的要件に合わせて選択する必要があります。実用的な OEM 18650 バッテリーの選択は、 パック形式が最終決定される前に、電圧、電流、寸法、充電、保護、およびサンプルの検証から始まります。

結論

18650 と LiPo のどちらを選択するかは、製品の設計によって異なります。

プロジェクトで以下が必要な場合は 18650 を選択してください。

• 標準化された円筒形フォーマット

• 強力な機械的保護

• モジュラーパック構造

• 実証済みのセルの可用性

• 再現可能な生産

• ホルダーおよびパック構造との簡単な統合

プロジェクトで次のことが必要な場合は、LiPo を選択してください。

• 薄いバッテリーまたは不規則な形状のバッテリー

• カスタムの長さ、幅、または厚さ

• 珍しい内部スペースの有効活用

• パッケージ重量の軽減

• 高レートのパウチセル設計

コンパクトなデバイスの場合、LiPo はより優れた形状の柔軟性を提供することが多く、18650 は専用の円筒コンパートメントを備えたコンパクトな製品により適しています。高レートのアプリケーションの場合、両方のフォーマットを実際の電流および熱仕様によって比較する必要があります。

最適な選択はエンジニアリングサンプルを通じて確認する必要があります。量産用の最終フォーマットを選択する前に、実際の機器でバッテリーの電気的性能、実行時間、温度、充電、機械的適合、保護、および生産の実現可能性をテストします。