ニッケル水素充電池関連の投稿記事

niftyのHP中止とzaqのblog中止でグタグタになったままですが、
トラ技への電池関連の投稿記事（私の）は以下のようになってます。

・2005年11月号　NiMH蓄電池の充電不足チェッカの製作
・2010年2月号　研究! ニッケル水素電池の耐久テスト
・2014年1月号　充電電池の超定番eneloop実力テスト
・2016年10月号　Liイオン/eneloop/1次電池の 耐久性/放電力/温度特性テスト

で、あれこれ意見をいただいているのがトランジスタ技術2016年10月号に載せて
もらったニッ水電池に関するレポートです。

大容量ニッケル水素充電池の寿命に関するショッキングなデータ：2017年2月23日 9:25 PMのコメント
では、
『放電深度60％ の時に比べて、放電深度100％ では寿命がおよそ10～15％
　程度にまで減少』っと、パナのグラフ(図14) を提示されています。

※【図14】を発掘

※ついでに【図13】も

　　　↑　放電グラフの一番下は1200サイクル。
　　　　ほんまにほんまかいなデータ。
　　　　放電、2500mAで1.0Vまでと記されてるけど
　　　　グラフの右下先は1.05Vあたりまで止まってるし。

さらに、
『言い換えれば、このページのグラフ（誌面の画像）はスペック通りの性能
　だったことを示す実験結果です。』
とコメントを記されています。

この図14のグラフからは、60%の放電深度だと2000回(min)のサイクル回数が
100%になると300回ほど(min)になることが読み取れます。
このグラフ、min値だけで見ますと、
放電深度が80%なら800回ほど、90%ならざっと500回。
というふうになっています。
確かに、このグラフが「正」なら、実験結果と合ってる。
充放電回数、ざっとこんなもんと言えるかと。

※エネループ・スタンダードの場合、
　公称回数が2100回で私の実験だと350回で内部抵抗が
　100mΩを越えた。

さて、ここでの問題が「放電深度」。
一般的な市販充電器のことを考えると、
「充電池を充電器にセットしたら、とりあえずフル充電します」
で、充電が完了。
これで、充電池は満充電。
おそらく、充電池は定格容量に充電されたはず。

このあとに放電を行うわけですが、「何アンペアで何分放電したよ」
っとは、通常使う負荷（つまり電池応用機器）はユーザーには教えてく
れません。
機器が教えてくれるのは
　　　「そろそろ電池が切れまっせ」とか、
　　　「ごめん。もうあきまへん。電源を落とします。」
です。

運用中の電池切れ（ニッ水電池での）を、判断できるのは
「有負荷時の電池電圧」。
これが、1本あたり1Vに近づけば（4本使用の機器）「そろそろ」。
通常は、これでしか決めようがありません。

さらに・・・
電池を使い込むと内部抵抗が上昇し、有負荷時の電池端子
電圧のドロップが大きくなる。
放電終止電圧の判断には、こんなことも絡んできます。

だもんで、実験装置ではなく、「電池応用機器運用時の電池寿命」を、
「放電深度」と結びつけるのは、なかなか無理な相談です。

電池切れを判断する1本あたりの放電終止電圧を1.00Vから1.05V
あるいは1.10Vに上げても、放電深度との関係は得られません。

この「放電深度を60%から100%にしたら寿命が10～15%に減る」を
検証しようとすると、放電終止電圧の値でなく放電電流値を積算
管理しないといけません。

これは「JIS C8708」充放電サイクル試験環境での、放電条件を変えて
の電池寿命の検証となります。

残念ながら、この検証実験、私は行っていません。
ただ、エネループ・プロに対しては
　・JIS C8708は充電しすぎじゃないか？
を検証する実験を行いました。
この実験では、
　・充電条件を変えたエネループ・プロのJIS耐久試験(800回目)
で、チカラつきました。

あれこれニッ水電池とたわむれていて感じるのは、
ニッ水電池の寿命、容量の低下より先に「内部抵抗が増大」して
　　・充電器で急速充電できなくなる
　　　　　　（充電器が異常電池と判断）
　　・機器側で、負荷時の電圧ドロップが大きくなり、電圧低下
　　　と判断される
のが大きいのかと。

さまざまなニッ水電池の寿命はJIS C8708の充放電サイクル試験
での値が定格値として公表されています。
100%放電深度（定格放電終止電圧までの放電）での寿命値、一般
ユーザには伝わっていません。
私の実験では、これを検証したわけです。

メーカー曰く、電池を長く使うためには、
　　「容量の2/3や3/4を使ったと思うときに充電してね」
です。

いろんな電池使用機器がある中、
　　「これ、どうやって判断すれば？」
ということが、十分に示されていません。
例えば、カメラ関連機材では、ニッ水電池を使ったデジカメとかストロボ。
最大での使用時間（発光回数）がこれくらいだからそこから逆算するの？
です。

しかし、電池の使用回数が多くなり寿命が近づくと、
　　「いつも使える使用時間」
が当てにならなくなってきます。

やはり、機器が出す「電池消耗警報」を目安にするしかないかと。
となると、1本での放電終止電圧「1.00V」が目安。

もうひとつ。
パナの資料「図14」を、だれか実際の電池で確かめて！
でっす。

グラフは、60%で2000回(min)という電池です。
これは発表値から、エネループ・プロじゃない。
エネループ・スタンダードや充電式エボルタあたりの値。

一般ユーザーからしたら、
　　「プロと名付けたんだから容量だけじゃなく
　　充放電性能も良くなっているんじゃないのか？」
っという期待があるでしょ。
それが全くの期待外れ。
期待しちゃダメよというのを具体的に検証したのが、
私のこの記事なわけでっす。
　　※過去、誰かこれを検証して発表したことあった？

そうそう、この「パナの図14」、パナが提示するオリジナルのデータが
見当たらないんですよね。
消えたのかな？

検索結果
・電池のすべてが一番わかる 著者: 福田京平(技術評論社)　図4-6-4

記事では、ニッ水電池のサイクル寿命を「内部抵抗の変化（増大）」に注目して、
実証実験結果を示しました。

「電池メーカがJIS C8708をよりどころに示す示す充放電回数、ほんとは
　実際とは違うぞ」という検証レポートなわけです。
この記事の評価は読者の皆さんにおまかせします。

※追記　件の図14が消えてしまうとアレなんで、保存しておきます。

※追記　2020-06-01
「誰か確かめて」に関し、こんな実験を行いました。
・2019年6月6日：ひさじぶりの電池イジメ：東芝インパルス TNH-3A

トラ技の記事では、「1Ωの抵抗で1.0Vまで放電」という試験方法でした。
インパルスTNH-3Aでは、2本の内1本はこれまでどおりの1.0Vまで放電。
もう1本を1.1Vまたは90分で放電終了というふうにしたのです。
2400mAhの電池ですので、1Ωの抵抗で1.0Vまでだと120分ほど放電
可能です。　（初期には）
それを90分で規制するわけですから、ざっと3/4の放電深度になります。

この実験結果がこれ。
・2019年7月25日：東芝インパルス TNH-3A 69回目の放電

そして、内部抵抗の変化。
・2019年9月 5日：東芝インパルス TNH-3A　1.1V停止電池の充電状態

1.1V停止のほうがもっと頑張ってくれる（はず）と思ったんですが、
結果はこんな状態。
90分規制で放電停止していたのは最初の50サイクルほど。
その後は1.1Vで止まっています。
原因は内部抵抗の上昇。
電圧がドロップして電流を取り出せなくなってしまうのです。
「充電池を長持ちさせたいなら放電深度を浅くせよ」、これが実際の
運用ではできないのです。
　　※得られたグラフから思うに・・・
　　　急速充電が傷ませているんとちゃうか・・・です。

例えば・・・内部抵抗が100mΩになったら・・・
充電池4本使いのデジタルカメラを想定しましょう。
4本ですので定格電圧は4.8V。
4.0Vまで電圧が低下するとLow Batt警報が出ることでしょう。

カメラの撮影時、なんやかんやで瞬間的に2A消費したとします。
内部抵抗100mΩが4本で0.4Ωです。
これに2Aの電流ですんで、0.8Vドロップします。
カメラがスタンバイ状態=軽負荷状態で4.8Vあった電池、
これが撮影時には4.0Vまでドロップ。
Low Batt警報が出ちゃいます。

　　※昔の愛機、DiMAGE 7iでのニッ水電池運用がこんな
　　　感じだったのです。
　　　早めの充電をしても、電池が弱る・・・
　　　電池イジメを始めたのはこれを確かめるのがきっかけ。
　　　放電器を作ったり内部抵抗測定回路を作ったり、
　　　JISの実験回路を作ったりと・・・長い話です。
　　　そのうち時代はリチウムイオン電池にっと。

1.0V規制と1.1V+90分規制の比較、充放電回数が進むとどっちもどっち。
実用的には倍も良くならないぞ。
というのが、実験を終えての感想です。

私の実験への反論、「放電深度の管理で長持ちするんや」と主張されるなら、
ご自身で試してもらってデータを公開してくださいな。
議論はそれから。

※こうなると総充放電量(電流値ではなく電力値で)を積算してという
　検証が必要になってきますね。

※電池あれこれ まとめ　←最新データも