リチウムイオン電池　過放電試験

◆市販単電池に対する試験例

今回、リチウムイオン電池として代表的な18650電池を使用し、ユーザー自身が交換を行ったタイミングなどで極性を間違えてしまい、そのまま充電を行ってしまうとどのような結果になるかを評価しました。サンプルとしては、大手国内メーカーの3000mAhを超える大容量電池と、それと同等の容量を持つ安価な海外製品のサンプルの2種類に対し強制放電試験・過放電試験を実施しました。
まずは充放電性能についてですが、ともにカタログ値に対して100%の放電容量があり、十分な性能があることが確認できました。また、今回の強制放電試験・過放電試験はJIS C62133-2の条件を参照し、SOC 0%の状態から試験を開始し、その温度の推移を記録しました。

【試験条件】 (JIS C62133-2)
温度：20℃±5℃
充電状態：SOC 0%（放電終止電圧まで放電したサンプル）
放電電流：1.0 I_t A
終了条件：90分間。上限充電電圧の負の値に達した場合は電流値を減らす。

【結果】
2検体どちらも発火、破裂は無く合格であった。

◆試験の推移について

試験結果としては、上記2検体はいずれも合格でしたが、それぞれの電池が示した挙動は異なっていました。
まず、温度については国内メーカー品が75℃程度であったのに対して、海外製品は87℃まで達したため、温度の面では海外製品のほうが熱暴走の危険性が高いと考えられます。
さらに、最高温度後の挙動にも大きな違いがありました。国内メーカー品は最高温度到達後も1.0 I_t Aが流れ続けますが、海外製品は最高温度到達後上限充電電圧の負の値に達し、その後は電流を流すことはできなくなり、90分後には室温に戻りました。
今回使用した国内メーカー品は保護基盤の有無は不明ですが、おそらくこれは搭載されておらず、強制放電に対して電流を遮断する機能はありませんが、電流印加状態でも安全な電池であったと言えます。一方で、海外製品は保護回路搭載の表記があり、最高温度のタイミングで作動していると考えられます。今回の比較のように、安全性試験に対する挙動は製品により異なります。使用する際には、これらを考慮の上、使用方法を検討する必要があります。