電池

2024年4月14日 (日)

使えてあたりまえのものが動かない! 導通チェッカー

電子工作関係のツール類、仕事場に行けばあれこれ
あるのですが、自宅(ガレージ)にもある程度のモノは
置いてあります。
  工具はどちらかというと大モノが対象。
  木工関連の道具や、大きなハンマーやスパナ。
  カンナやノコギリは仕事場には置いてないけど
  自宅にはあるという状態です。

先日のこと、とある電気製品(女房の仕事場からの依頼)
につながった接続リードを通電チェックしようと
したところ(接触不良の調査)、自宅に置いてある
  ・旧バージョンの導通チェッカー
が動かないという事態に遭遇したのです。
V11_20240414162901
設計は古いですが自信作。
すみからすみまで分かっている自作品です。
電源スイッチを押しても反応無し!
単4電池2本で動いているのですが、電池そのものはOK。
でも、家に置いてある 三和の針式テスター「GP-5」
で、基板上のいつも電源につながっているはずの
74HC00の14pin、7pin間電圧を計ってもゼロ。
電源がチェッカーの回路に来ていません。
「そんなあほな」

「そうや。こんなこともあったぞ」と思い出したのが
このトラブル。
自動電源オンの改造をしてからしばらくたった2022年1月。
  ・導通チェッカーに入れていた単4電池が液漏れ
ひょっとしてと、液漏れ跡を探しますと、
マイナス側の黒色リード線を基板に入れている
ところが変色しています。
V12_20240414162901
黒線を引っ張ったら・・・電池ホルダーの根元から
切れてしまいました。
V13_20240414162901
電池の電解液が黒線の内部に侵入、導線を腐食
させて切れてしまったため、通電しなかったのです。
原因が分かれば、納得。
V14
液漏れトラブルの後始末をちゃんとしてなかった
というのが原因でしょう。
面倒でも液漏れ被害にあった電池ホルダーを外して
状態を確認。
洗浄して同時に黒色リードを交換しておけばこんなことは
起きなかったかと。

「自作品が動かない!」というトラブル、なかなか
ダメージ(精神的な)が大きいです。

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2024年4月12日 (金)

Ni-Cd組み電池をニッケル水素電池に交換

とある計測器の修理案件。
装置に内蔵されていたニッカド電池が寿命で5セルの
うち2セルが短絡して死亡。
電池を装置から取り外し、別電源で充電しても電圧が
上がらないという状態になっていました。
これをニッ水電池に交換できればという修理依頼でした。

元の電池は単2サイズのNi-Cd電池を5本直列にして
定格6Vで使われています。
ところが、組み込むスペースの関係で「3本+2本」
という変則的な形状になったのが使われていたのです。

装置の消費電流はさほど大きいものではなく、60~80mA。
そこで、単3サイズのニッ水組み電池を使うことにしました。
しかし・・・ 
5本を並べて直列につないである電池だと、元のスペースに
収まりません。
そこで、「3本+2本」と山形になった組み電池を使うことに
したのです。

新しく買った電池と古いNi-Cd電池の形状。
Ba10
ずいぶん小さくなりました。
Ba11

問題は充電器。
5本直列をうまいこと充電してくれなければなりません。

一つは組電池に付属していたUSBタイプのもの。
入力5Vで出力が6V・250mAとスペックが記されています。
Ba12

もう一つはACアダプタ形状のもので、10直までの組み電池に
対応しています。
別売りのを買いました。
「-ΔV」を検出して充電を止めるようになっていると説明書に
記されていました。
Ba13
Ba14

アマゾンの広告ページ。
Baa2

Baa1

まずはやってきたばかりの電池の放電テスト。
47Ωの抵抗をつなぎ、5.0Vジャストまで電圧が
下がったら放電を止めるようにしました。

Bd1
電流およそ130mAで4.6時間でしたので600mAhほど
の容量が残っていたと計算できます。

放電したところで、ACアダプタタイプの充電器での充電を
試しました。
パルス状の電流で充電が進みます。
Bd2
チャートレコーダがとらえた充電電流のピーク電流が0.8A。
1.6時間ほどで「-ΔV」が現れ、主充電が止まりました。
その後は、ゆるいデューディ比で補充電が行われます。

この状態で放電したのがこのグラフ。
Bd3
33Ωの負荷抵抗で8.7時間経過で5.0Vまで下がりました。
推定容量およそ1600mAh。
電池には2400mAhと記されているんですが、まぁ
こんなもんでしょう。

付属のUSB充電器での様子がこれ。
Bd4
6時間ほど経過すると充電ランプが消えました。
しかし、いつまでたっても充電電流は流れたままで、
自動では止めてくれないようなのです。
150mAほどの充電電流ですが、過充電は気持ち悪いの
で手で止めました。

さて・・・このモノ。 こんなのです。
  (クリックで拡大↓)
Be1

これでは読めないので、翻訳結果ももらっておりました。
Be2

装置の外観と試料としてやってきた怪しい石。
Bb12_20240412171801
近づけると・・・計器が反応します!

・テストピース:フェルグソン石
Ssy

倉敷市自然史博物館:放射性鉱物の例



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2024年3月27日 (水)

イチケンさんの動画に居酒屋ガレージ日記(旧ページ)が

【X】(twitter)でイチケンさん
  ・どのニッケル水素電池が一番コスパ良いかを検証しました。
を見て、反応(コメント書き込み)してしまいました。

さらに・・・YouTubeを見てみたら、
  ・【エネループは?】どのニッケル水素電池が長持ちしてコスパ良い? 17銘柄の電池で検証!!
居酒屋ガレージ日記(旧ページ)の
  ・2016年06月17日:繰り返し充放電1000回目
この記事へのリンクが置いてあります。

そして、動画の16分20秒過ぎに「トラ技2016年10月号」の
記事の元となったグラフが「居酒屋ガレージ日記」のタイトルと
ともに出現します。

この一連の長期実験は、
  ・2017年8月24日:電池イジメ、もうやめます
で終わっていて、4年かけて1300回の充放電を
見守りました。
  最後はエネループ・ライトとROC製NiCd電池の2本

「トラ技2016年10月号」は1000回目までのグラフでしたが、
「市販の充電器で充電できないようになるまで試す」という
「縛り」でしたので、実験を続けたのです。
ざっと4年かかりました。
  今やっているJIS C8708:2019による充放電テストで
  手がかかるのは400サイクルごとのデータ吸い上げ
  だけ。 このタイミングで電極清掃も。
  400サイクルはざっと2ヶ月半。

でも、この時は
 ・充電器にセットして充電完了待ち
 ・放電器での放電完了を待ってデータ保存
これを一回ごとにしていたわけです。
  内部抵抗の測定は何回かに一回で。
まぁ手間のかかる実験でした。
グラフを再掲しておきます。
R1300_1

 

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2024年2月 5日 (月)

秋月電子で買った単3ニッ水GoldenPower 2100mAh、400サイクル達成できず

2023年12月3日にスタートした
秋月電子で買った単3ニッ水GoldenPower 2100mAh
この充放電実験。
Gg21
残念ながら充放電400サイクルを達成できませんでした。
50サイクルごとの0.2C放電グラフ、350サイクルまでは
それなりに描けました。
Cap013_20240205105601
しかし、300サイクルを越えたあたりから
0.5C放電と0.5C充電の繰り返し状態が悪くなり
368サイクル目で放電時間10分を切ってしま
いました。
Cap014_20240205105601

以降は、ちゃんと放電できないものだから
次サイクルの充電を失敗というのを繰り返し
はじめたので400サイクルになる前に実験を
中断しました。
内部抵抗は381mΩまで上がっていました。

 

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2024年1月 2日 (火)

武田コーポレーション enecon SLD3-2P (600mAh)

年末、アマゾンを見ていて
なんだこの単3ニッ水電池は!?」となって
注文しました。
「なんだ!?」という驚きは、単3サイズにしては
とんでもない容量
大きいのじゃなく小さい!
600mAh」と記されています。
パッケージや側面には
「ソーラーライト専用充電池」と。

T19_20240102145401

T20_20240102145501

さっそくJIS C8708:2019での充放電試験を開始。

初回放電から3回目までの放電グラフです。
Cap074_20240102145501
充電は「-ΔV」検出で止まるんじゃなく、
0.5Cでの充電時間+10%の時間、132分で止まっ
ています。
つまり、満充電による-ΔVが現れる前に、
充電の制限時間に引っかかったということに
なります。
0.5Cでの放電も、120分を越えていますし、
スペックとして記されている600mAhより
大きな容量だと推測できます。
この実験も長丁場になりそうです。

電池あれこれ(電池イジメまとめ)

これまでの小容量クラスといえば
950mAhや1000mAh。
この600mAhは破格です。

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2023年12月11日 (月)

「電池あれこれ」、グラフのまとめを更新

自作した充放電チェック回路で、いろんな単3ニッ水
充電池をイジメています。

JIS C8708:2019(ニッケル水素電池の寿命判定用
充放電手順)で得られたグラフをまとめておきました。

  電池あれこれ

JISでは50サイクルごとに行う0.2C放電での
放電時間(電圧が1.0Vまで低下する時間)を見て
寿命を判断します。
  ※5時間率ですので300分。
それが60%の180分になったら寿命と判断
  ※もう一回確認の充放電サイクルを行います。

この50サイクルごとの放電状態を追うより、
電流の大きな1~49サイクルでの0.5C充放電
時間変化を追うほうが、実際の運用での劣化状態を
示しているように感じます。
  ※0.2C放電では電流が少ないので判定が甘い。

  ※「継ぎ足し充電による延命効果」(放電時間を
    6割に押さえたら寿命が延びるかも)も試し
    ました。

充電池を使う上で何がいちばんアカンか・・・
それは「突然死」。
その存在がグラフとして記録できたのです。
  ※突然死があるかもは体験的に分かってい
   ました。
   でも、急速充電器を使っての通常の運用状態では
   「充電を失敗したんが原因とちゃうか?」と
   なってしまって、その瞬間が見えませんでした。
   どんなタイミングで突然死が起こるのか・・・
   それがこの充放電実験を続けていて捉えることが
   できました。 貴重なグラフかと・・・


※時間がかかります
この充放電実験、結果を出すのにむちゃ時間がかかります。
2時間率での充放電、待ち時間をゼロにしても1サイクルが4時間。
電池が元気な間は、待ち時間を加えると1日であたり5サイクル
ほどしか進めません。
実験装置では400サイクル(8クール)を区切りとして、データを
まとめるようにしていますので、これに2カ月以上。
例えば4400サイクルを「走った」タミヤのNEO CHAMPだと
開始が2021年11月。
終わりが2023年11月。
2年かけて得られたグラフです。

※調べたのはこの1本
充放電の結果に対する評価・・・
たまたま調子が悪いのに当たったかもしれませんし、
調子が良かったのに遭遇したのかもしれません。
周囲の温度管理もしてません。(私の仕事場)
この点、実験装置の絡みでどうしようもありません。


※コメント先
https://bwt.blog.ss-blog.jp/2023-03-31
  (書けてないかも)


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2023年12月 3日 (日)

秋月電子で買った単3ニッ水GoldenPower 2100mAhを試す

JIS C8708:2019ニッ水電池充放電実験回路 が一つ空いたので、
秋月電子で買った単3ニッ水、
「GoldenPower MR2100AA 2100mAh」を試してみます。
  ・実験回路はトランジスタ技術2022年3月号に掲載
Gg1_20231203113101

初回の0.2C(5時間率)放電から4回目の放電まで。
Cap061_20231203113201
初回は5時間率なので、フルパワーなら300分。
それが2時間58分(178分)で残存パワーは59%。
  ※1.00Vまで落ちる時間での計算
その後は、104分ほどの0.5C放電時間が続きます。
定格120分の87%というところです。
さて、これからどんなグラフを描いてくれますか・・・

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2023年12月 1日 (金)

放置していた2014年製「eneloop lite」の充放電実験、4000cycで終了

ちょっと使って放置していた2014年製の
「eneloop lite」(パナソニック製)、
JIS C8708:2019での充放電テストを
4000サイクルで終わります。
E11_20231201103801

このテストを始めたのが 2022年5月17日
8年ほったらかしにしての実験スタートでした。

得られたグラフがこれ。
50サイクルごとの0.2C放電(1.0Vまで)での
放電電圧変化をピックアップしたもの。
Cap058_20231201103201
グラフが重なっているのは、800サイクルあたりから
「回復」してきたせいです。
  ※調子を取り戻してきた?!

充放電時間と充電終了電圧のグラフを見ると、
回復の具合がはっきりを見えてきます。
Cap059_20231201103301

そして、0.5Cでの充放電の様子。
Cap060

サイクルが進むと、
 ・放電時間と充電時間が減少
 ・充電終了電圧が上昇
 ・放電維持電圧が低く
となります。
突然死せず、サイクルが進んでも-ΔV検出(-10mVに設定)
で充電を終えることができました。

 

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2023年11月24日 (金)

トラ技に投稿した記事が参考文献に記されているとちょっとうれしいゾ

大阪市立図書館の蔵書検索、タイトル『電子工作』で出てきた
同じ著者さんの3冊を借りてきました。

[1] 電子工作集成 -電池と教育を起点とした
  趣味と実用の工作、評論と報告- 第4集
  ∥棚瀬 繁雄/著∥電子工学応用化学研究所
  ∥2023.2∥549◇549◇549
[2] 電子工作集成 -電池と真空管アンプを起点とした
  趣味と実用の工作、評論と報告- 第3集
  ∥棚瀬 繁雄/著∥電子工学応用化学研究所
  ∥2020.6∥549◇549◇549
[3] 電子工作集成 -電池と真空管アンプを起点とした
  趣味と実用の工作、評論と報告- 第2集
  ∥棚瀬 繁雄/著∥電子工学応用化学研究所
  ∥2018.2∥540◇540◇540

タイトルにある「電池と真空管アンプ」がどのように電子工作と
関係するのか気になったからです。
著者さんの旅行記もあったりと、電子回路技術に関するエッセイ集の
ような本になっていました。
Dd11_20231124101101

パラパラと読み進みますと、その第2集、2章4節(p.59)に
 「ニッケル水素電池の利用に関する中間報告(その3)」
という記事がありました。

Dd13

読み進みますと、記事末の参考文献に、ありゃまぁ、私の名が。
私が投稿したトラ技の記事でした。
Dd14

このトラ技。
Dd15_20231124100101
ニッ水電池の寿命に関し、あれこれ論議を呼んだ例の
グラフが載っているのがこの本です。
Dd16

掲載された記事を参考にしてもらったとなると・・・
ちょっと嬉しいです。


※関連
2017年8月9日:トラ技2016年10月号の話
2017年8月14日:ニッケル水素充電池関連の投稿記事
電池あれこれ (まとめ)

トラ技2016年10月号への投稿では、内部抵抗の変化(増大)に
注目して、市販の充電器で給電できなくなるを寿命と判断して
記事をまとめました。

その後、JIS C8708:2019が制定され、実運用に近い充放電
方法となりました。
そして、充放電時間と充電終了電圧の3つのデータをグラフにすると
劣化の進行が見えることに気付き、電池あれこれではこれを残して
います。

高容量ニッ水電池の突然死も、この流れからその瞬間を観察
できました。
また、放電深度を6割にしても、寿命が劇的に改善されることも
ありませんでした。
充放電サイクルを「勝手にやってくれる」という試験装置の
おかげです。

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2023年11月20日 (月)

タミヤ★★ミニ四駆用充電池「NEO CHAMP」950mAh 4400サイクルで終了

2021年11月15日に始めたタミヤ「NEO CHAMP」950mAh の充放電実験

65_20211115151701

4400サイクル目で終わります。

50サイクルごとの0.2C放電はこんな結果です。
Cap039_20231120090201
10月2日の4000サイクル目のグラフ  で、「そろそろか」 と
思っていました。
JISでの寿命判断180分を切ったということで、これで
終わりにします。
ほぼ2年。 長かった。
  ・・・ということは良い電池!

内部抵抗、最後は182mΩでした。

もうひとつのグラフが、毎サイクルでの0.5C充放電時間と
充電停止電圧。
Cap040_20231120091601
大容量グループで起こっていた「突然死」は
生じませんでした。

そして、4000サイクルを越えて、4005サイクル目と
4395サイクル目の0.5C充放電電圧の変化。
Cap041_20231120094601
最後まで「-ΔV」検出での充電停止がうまく
働いたようです。

グラフのスケールが異なりますが、初回~4サイクル目の
充放電の様子。
Cap065_20231120094901

※これでJIS C8708:2019の充放電実験装置が一つ空きました。
何かリクエストあれば、別のニッ水電池(単3か単4)を試してみますよ。

電池あれこれ ニッ水電池イジメのまとめ

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