電池

2019年6月18日 (火)

東芝インパルス TNH-3A 16回目の充放電

6月6日にスタートしたひさじぶりの電池イジメ:東芝インパルス TNH-3A 、16回目の充放電が終わりました。
手動での操作になるんで、1日に1~2回しか充放電できません。
だもんで、電池イジメはなかなか前に進みません。

今回のイジメでは、1本は「1.0V」まで。
もう1本は「1.1Vあるいは90分」まで、「1Ω」の抵抗で放電させています。
    ※使っている放電器の資料
     充電器は東芝製TNHC-34C
この放電条件での3回目の放電。
Bat1は1.00Vまで、Bat2は90分で放電停止している様子が見えています。
03
90分の位置で見ると、ほとんど差はありません。

ところが・・・  16回目の放電がこれ
16_3
Bat2の放電カーブ(綠色)に注目すると、60分を過ぎたあたりから、Bat1とは異なる電圧低下カーブを描いています。
これがいわゆる「メモリー効果」。
エネルギーを残して放電を止めることを繰り返していると発生します。
Ni-Cd電池に比べてニッ水電池では少なくなったと言われますが、こんな具合に出現します。

しかし・・・  電圧は下がっても(90分時点で0.3Vくらい)「放電容量」はさほど変わりません。
Bat1の放電データを90分でちょん切ってしまい、容量を推定させると(放電電圧と抵抗などから電流を積算)・・・
90分までの容量は「1%ほど」しか変わりません。

16x

グラフの下、見えてない所に(1.0V~0.0V)主たるパワーの源があるのです。
面積で考えると、60分~90分の落ち込みはたいしたことないぞ、というわけなのです。
ただ・・・ 電圧低下は発生しますので、バッテリ電圧低下警報が早く出るという可能性はあります。

Bat2に関して、今は90分で放電停止していますが、ひょっとすると先に「1.1V」に引っかかるかもしれません。
とりあえず、このまま実験(電池イジメ)を継続します。

 

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2019年6月 6日 (木)

ひさじぶりの電池イジメ:東芝インパルス TNH-3A

ひょんなことから、充電器セットのニッ水電池がやってきました。
東芝 IMPULSE 充電池 TNH-3A2400mAh(min)という定格。
充電器はTNHC-34HC 。 単3、単4両用で同時充電可能。
充電中(赤)+充電完了(緑)表示LEDは電池ごと個別に付いています。

11_23

12_19

「THE IMPULSE」 TNH-3G がひどい電池だっただけに、どんな挙動になるのか興味津々。
さっそくですが、放電前にひと調べ。
無負荷開放電圧、4.7Ω負荷での電圧、1Ω負荷での電圧、そして電池の内部抵抗。
   ※電池の製造年月を記したマークは見つからず

電池電圧を測るのはPIC16F819を使った電池電圧チェッカー
内部抵抗の測定は1kHz正弦波を使った自作の電池内部抵抗測定器
交流10mA定電流回路、四端子法で内部抵抗を計ります。

その結果です。
・開封直後
    無負荷 4.7Ω負荷 1Ω負荷  内部抵抗
電池1 1.29V  1.28V  1.23V  17mΩ
電池2 1.30V  1.28V  1.23V  17mΩ
電池3 1.29V  1.28V  1.23V  20mΩ
電池4 1.29V  1.28V  1.23V  20mΩ

エエ感じでそろっています。
これから初回の放電させてみます。
  放電器はこれ→PIC16F88を使った放電特性記録機能付き バッテリー放電器
1Ω負荷で「1.00V」まで放電。自動的に放電停止。

※1回目の放電。
T001

4本ともほぼ同じカーブで100分以上の持続時間でした。
これを充電して、4本とももう一回放電してみます。
その後、1本だけ充放電を繰り返してどうなるかを見てみます。

以前、どこかのコメントで、
「1.00Vだとほぼ100%放電になってるから寿命が短くなる」
「100%放電じゃなかったら寿命が延びるんとちゃうか?」
なんてコメントがありましたんで、今回、放電停止電圧を「1.10V」に、ちょいと上げて充放電実験を進めてみようかと考えています。
同時に放電時間を「90分くらいに制限」かな。
(メモリー効果が出るでしょうが)

※TNH-3A 2回目の放電
T002
4本ともざっと「2400mAh」という容量が出ています。
  ※容量の推定:電圧と放電電流(放電抵抗の値から計算)で積算。



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2019年3月14日 (木)

1300回充放電のエネループ・ライトとNi-Cd・・・その後

「電池イジメ」 、エネループ・ライトとROC製Ni-Cd(700mAh)の繰り返し充放電をやめたのが2017年の8月。
この時の電池、こんな具合に電池の納骨boxに。

急速充電出来なくなった電池、「なにかの調査で使うかも?!」っと、捨てずにストックしています。

死屍累々・・・

新たに電池を納骨しようと、ひさしぶりにフタを開けました。
11_2
ミノルタのデジカメDiMAGE7iを買ったのがニッ水電池との出会い。
その電池が右下にある綠青色のサンヨー・トワイセル。1700mAh。
   ※それまではNi-Cdしか使ってなかった。
自分で使ったのもあるし、友人とこから来た電池もいっぱい。
で、1300回充放電後のエネループ・ライトとNi-Cd もこの箱の中に入れていたのです。
どんなもんかと、電池電圧チェッカー で確かめてみると・・・
この二つの電池、パワーを残していました。
12_3
電圧は落ちていますが、1年半ほったらかし。
4.7Ω負荷だと0.1Vほどドロップ。
   ※ほかの電池、全部調べてないけどアウト。
     電圧チェッカー、無負荷での起動もしません。
納骨しておくのがちょいとかわいそうな気になっちゃいました。

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アルカリ電池の電解液ってハンダと反応するの?

過去、あれこれと液漏れ電池によるトラブルの修理をしてきましたが、「断末魔の弱い「ピッ」音」 の記事を書いていて、ふと思ったのが、『アルカリ電池の電解液(水酸化カリウム)ってハンダと反応するの?』です。

電解液のかかったプリントパターン、「銅箔」部も腐食が進むんですが、ひどいのがハンダの乗った部分。

スルーホール部も含めて、「ハンダゴテで加熱しても溶けない何か」にハンダが変質しているようなのです。
例えばこの写真。

ハンダのところがこんなモフモフに。
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レジストの下の銅箔部より、ハンダ付けされたハンダのある部分の変色が気になります。

レジストを削ると、スルーホール(ハンダがある)の直近で銅箔が切断しているのが見えます。

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そして、スプリング電極のハンダの盛り、これにハンダゴテを当てても簡単には溶けません。
新しいハンダを供給しながら無理やり加熱しないと、この盛り上がった部分の「あやしいの」は取り除けません。
「水酸化カリウム」とハンダの成分(鉛フリーじゃないので、スズと鉛)、あるいは「銅」。
この反応ってどうなるんでしょうかねぇ?

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2019年3月12日 (火)

断末魔の弱い「ピッ」音

今朝出社して、あれこれ装置(PCや暖房器具)のスイッチを入れる前の仕事場がまだ静かな時・・・
何やら小さな音で「ピッ・・・ピッ・・・ピッ・・・ピッ」っと断続音が聞こえてきたのです。
その出所を探ると、いろんなツール類を置いた棚。
何かの装置が「Help!」を求めているような気配なんですが、音が小さくて瞬間的にしか出ていないのでどれかわかりません。
「どのこ?」っと思いながら探しても、どれも電源ランプは光ってないし・・・。
ひとつひとつ手に持って確認して見つけたのが「バッテリー放電器」
「電池イジメ」 はやめてるんで、しばらく使っていませんでした。
これの報知ブザー(ケース内に入れている)が、か弱く「「ピッ・・・ピッ・・・」っと悲鳴を出していたのです。
   (ムラタの圧電発音体から4kHzの音)
Batd_box03
瞬間的に思ったのが「電池の消耗」。
液漏れかも」が・・・
電池ボックスのフタを開けてみると・・・・やっぱり。
3本のうちの1本から液漏れ。
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一番上の「コーナン・LIFELEX」ブランドの電池がお漏らし。
典型的なアルカリ乾電池の液漏れ。
12
 
マイナス極側から漏出。
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真ん中の「パナ」のもプラス極が腐食してますがこれは隣接被害。
電池ホルダー電極がひどいことに。
きれいに結晶が出来上がっています。
   ※サビはまだそんなにひどいことない。
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    ※電解液は水酸化カリウム
・アルカリ電池の構造、液漏れの原因:パナソニック

ケースから電池ホルダーを外して、「湯」で洗ってみます。
そう、こんな状態になってもまだ電池は生きているんです。
電池電圧チェッカー で計ってみると・・・
左から「青」「パナ」「LIFELEX」の順で、
  無負荷    1.43V  1.39V  1.38V
  4.7Ω負荷  1.25V  1.27V  1.23V
「4.7Ω負荷」で1.2Vを越えているんで、「まだ使えるよ」状態です。
バッテリー放電器はリセットIC「S-80827CNY」で、電圧検出しています。
液漏れで電池電極と電池ホルダーとの接触抵抗が大きくなり、電圧低下をおこしてリセット起動を繰り返していたのでしょう。
これが断末魔の「ピッ」音として静かな仕事場で聞こえていたという次第です。
バッテリー放電器はリセット起動の時、「ピピッ」っと報知音を出します。
この最初の「ピッ」で電圧低下が発生してリセット。
そして回路電流が減って再起動。
これを繰り返していたわけです。
腐食した電極、湯で洗ってもキレいには復旧できませんでした。
新品にと比べると、そのまま使う気にはなれません。
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そして、電池も洗うと「消費期限」のプリントが見えてきました。
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うそのように「2019年3月」。
ほんまかいな~のどんぴしゃ。

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2019年3月 8日 (金)

いつのまにやらエネループ・ライトが廃番に

電池イジメ の記事をまとめていたら・・・
から消えているのに気がつきました。
パナのサイトを見ると、
  エネループ・スタンダード
  エネループ・プロ
  充電式エボルタ・スタンダード
  充電式エボルタ・お手軽モデル
の4種類になっていて、エネループ・ライトが抜けてます。

生産終了品一覧
に出てるんですが、どれが最新の
型番だったのか、ちょい不明。

ニッ水電池のJIS規格 改訂ということなんですが、その影響かしら。
現状のはJIS C8708 2013(7.5.1.3)で、「ゆっくり充放電」で寿命を調べようというもの。
それに、新たにく2019(7.5.1.4)の手法での評価を追加するとのこと。
現JISの(7.5.1.4)は、加速試験の手順。
その(7.5.1.4.2)は、
  充電:0.3Cで4時間 あるいは製造業者が推奨する充電方法
  放電:1Cで1.0Vまで
これを繰り返します。
(7.5.1.4.3)になると、もう一段過酷で
  充電:1Cで1時間 あるいは製造業者が推奨する充電方法
  放電:5Cで0.8Vまで
(7.5.1.4.4)は、充電に自由度が。
  充電:1Cで製造業者が推奨する充電方法(-ΔV制御など)
  放電:1Cで1.0Vまで
   ※50サイクルごとの手順は省略
電池イジメでの充放電は、この最後の(7.5.1.4.4)に近い手法かと。
さて、どうなりますか。

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2019年2月 3日 (日)

ニッ水電池のJIS規格

こんなニュースが。
これって・・・
で、私がぐだぐだ言ったせいなの?

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2019年1月10日 (木)

バッテリー放電器の通信 トラブル事例

アルミケースが廃番になったため頒布を中止した放電特性記録機能付きバッテリー放電器
組み立て済み品の頒布 を案内していたのですが、この在庫もあと 二つ 一つ になりました。
この放電器、PCのCOMポートとつないでシリアル通信します。
放電条件の設定や、放電特性の記録をやりとりするのです。
こんな具合につながります。
左がPCのCOMポート。  右が放電器。
Rs232_1
放電器には9pinのオスコネクタ。
PCのオス9pinコネクタとは、両端にメスのコネクタをつけたストレートケーブルでつなぎます。
いわゆるRS-232Cでのシリアル通信なんですが、今ふうのPCにはCOMポート(D-SUB 9pinコネクタ)が備わっていません。
この放電器基板を作ったのが2005年。
当時のPC、たいていはCOMポートを装備していましたんで。
   ※WinXPの時代
COMポートの無いPC、そこで登場するのがUSB変換アダプタ。
ところが、この「接続用ストレートケーブルを省ける」んじゃないかと、こんなUSB変換アダプタを選ばれてしまうのです。
これだと、中継ケーブル無しで放電器のコネクタに 挿さります。
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ところが、この「メス」コネクタのUSB変換アダプタは、PCのCOMポートに直挿ししてPC間で通信しようという用途。
TXDとRXDの信号の向き(入出力)が逆になっています。
これを放電器のオスコネクタに挿しても通信はできません。
   ※TXD:送信データどうしが衝突!

秋月電子の
を買っていただき、オス(USB)・オス(放電器)間両端メスのストレートケーブルでつないでもらうのが間違いありません。
   ※あるいはこんな中継コネクタ
      ミニジェンダーチェンジャー(9Pメス-9Pメス)

放電器側の9ピンコネクタを「メス」にして、「メス:PC/オス:放電器」のストレートケーブル(COMポートの延長ケーブル)でつなぐように設計しておけば良かったんですが・・・

※現状のまま、放電器のコネクタをオス→メスに変えると・・・使えそうな気がしますが、ピン番号の並びがひっくり返ってしまって使えません。

アマゾンの変換アダプタのカスタマーレビュー にも「クロス接続」云々という話が出ています。
まさにこれです。

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2018年12月25日 (火)

エネループ・スタンダード JIS C8707 充放電実験 まだやってます

ZAQのブログ+HP閉鎖騒ぎでぐだぐだになってしまって電池イジメの結果報告
現在も続けている(勝手に実行)のが「エネループ・スタンダード」の
JIS C8708での充放電繰り返し実験。
ただし・・・JISの規定とはちょいと条件を変えています。
その実験が、繰り返し4000回を越えました。
なぜ条件を変えたのか。
JISの規定、「充電しすぎ」とちゃうか? というところ
繰り返しサイクル2~48回のところ、
    1/4Cで190分 充電
    1/4Cで140分 放電
っと、充電のほうが大きい。
そのために電池が発熱。
だもんで、充電時間=放電時間にしたらどうか。
もう一つが、充電池の公称容量。
エネループ・スタンダードだと「1900mAh」。
これを「1500mAh」だと仮定して、充放電電流を減らすとどうなるか。
こんなことで、2016年の5月にスタートしました。
その結果がこのグラフです。
En3_4000

50サイクル目ごとの「0.2Cで1.0Vまで放電」を記録しています。
0.2Cだから放電時間は5時間=300分。
放電維持電圧は落ちてきていますが、まだまだ元気です。
さて、この実験、どうしたものか。
実用とは離れたイリーガルなデータですんで、まぁ5000回まで続行かなっと考えています。


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※関連

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2018年10月16日 (火)

「2次電池」の語源

昔の記事で「2次電池の2次ってなにやねん?」を
話題にしたことがあります。

2006年07月08日:2次電池は一般的呼称か?
アイザック・アシモフさんまで引っ張り出して・・・

で、先日のトラ技別冊
の「電池に関する用語解説」にこんな内容が出ていました。
この疑問への回答かと。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
●2次電池(secondary-battery)
放電しても充電すれば繰り返して使用
できる電池を言う。蓄電池(storage
battery)、充電池とも呼ばれる。
語源は、2次電池は放電状態で組み立
てられ、充電で活性物質を活性化して
電池になるが、この活性化や充電に1次
電池が使われていたことから、2次的な
電池と定義
された経緯がある。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
ということで、アシモフさんの本を引っ張り出した記事に
対する水魚堂・岡田さんのコメントが大正解となりました。


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◆再掲:2009年09月21日(月) 07:54 by 水魚堂 岡田
  充電式電池が発明された当時は電池で電池を
充電していたので、PrimaryとSecondaryという
呼び名になったという説がありました。
  本当かな、と思って調べてみました。
  発電機の発明より、二次電池の発明の方が
ずっと後です。でも、商用電源が整備されるの
は、もっと後です。
  学者さんが実験で使うぶんには、充電式電池を
電池で充電していたのは本当なのかもしれま
せん。
======================

※そうそう。 言葉の歴史、次の二つが解決していません(笑)

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