5分間急速充電を実現するには、適切なセルと適切なバッテリー充電プロファイルが必要です
急速充電を制限する要因は、測定できないものです。
5分充電を実現するには、2つの条件が必要です。それに対応したセル設計と、5つの限界内で電流を時間管理する適切なバッテリー充電プロファイルです。負極電位は完成したセルでは測定できません。Batemo Cell Modelがそれを計算することで、選択したリスクに対して最速の急速充電戦略をBMS向けにすぐ使える形で得られます。
バッテリーエンジニアに相談する
バッテリー充電プロファイルの開発:現在の方法とBatemoを使った方法
現在、急速充電プロファイルは電流を段階的に上げてセルを数ヶ月間サイクルさせることで求められています。Batemo Cell Modelを使えば負極の限界を計算でき、許容するリスクに対して最速の充電戦略をBMSにすぐ実装できる形で得られます。

今日
負極の限界を推測する。
負極表面の電位は、完成したセルでは測定できません。未知のままにするか、最終セルとは異なる実験的なセットアップで参照電極を用いて測定するかのいずれかですが、その場合は誤差が持ち越されます。
Batemo Cell Modelを使用した場合
負極の限界を計算する。
Batemo Cell Modelは負極表面電位を計算し、急速充電の5つの限界すべてを同時に提供します。
得られるメリット: 限界値物理的限界まで充電する、選択したリスクに応じて
今日
電流を段階的に上げる。
各ラウンドでより高い電流をテストし、その後数か月間サイクルを繰り返して、劣化によって過負荷であったかどうかを確認します。
Batemo Cell Modelを使用した場合
負極電位を制御する。
バッチシミュレーションにより、あらゆる温度・充電状態・劣化状態に対して、負極表面電位を制御しリチウム析出を回避するプロファイルが導出されます。その結果は、BMSに直接実装できる充電戦略です。
得られるメリット: リチウム析出なし設計段階から、BMS対応済み
今日
ステップ状のプロファイルで妥協する。
試行錯誤では最適解に到達できません。現行の4680円筒形セルでは、最適なステップ状プロファイルでも物理的最適値より約20 %劣ります。
Batemo Cell Modelを使用した場合
最適なプロファイルを設計する。
最適なプロファイルはステップ状である必要はありません。制限の範囲内で任意の曲線に従うことができ、セルとシステムの許容範囲内で充電時間を約 20 % 短縮できます。
得られるメリット: 高速化充電時間、通常約 20 % 短縮
今日
1ラウンドに数か月を費やす。
あるプロジェクトの事例では、試行錯誤を4回繰り返すのに約7か月を要し、8つのプロファイルを検証しました。
Batemo Cell Modelを使用した場合
検証済みプロファイルをより早く取得できます。
セルモデルの生成を含め、プロファイルは約3か月以内に完成し、実験的に検証されました。
得られるメリット: 7 〜 3あるプロジェクト事例では、検証済みプロファイルの完成までに要した期間(月数)
今日
テストのたびに費用が発生する。
同じ事例では、小型円筒形セル1種類の人件費と測定コストの合計が約90 k€に上りました。
Batemo Cell Modelを使用した場合
賢くテストする。
ソフトウェア、人件費、および検証測定にかかったコストは30 k€未満に抑えられました。開発コストは約60 %削減されました。
得られるメリット: コスト削減約90k€ではなく30k€未満(同じ例)

すべてのテストラウンドはベンチから始まります
セル、治具、熱電対は手作業で準備され、その後セルは数週間サイクルを繰り返します。計算された負極限界値を用いることで、これらの工程の大部分を省くことができます。
お使いのセルの実際の充電時間はどのくらいですか?
充電電流を制限する5つの限界のうち4つは測定可能です。5つ目——負極表面の電位——は測定できませんが、通常それが決定的な制約となります。これを計算できるようになると何が変わるかをご説明します。
↑ 充電電流
CC-CV · ステップ充電 · 定電力 · ブースト
時間 →
充電時の熱がセルからどのように放散されるか。
-20, 0, 25, 40、50 °Cで計算し、その間を補間しています。
出力重視セルは急速充電に優れ、エネルギー重視セルはより多くのエネルギーを蓄えられます。
計算方法
充電時間は、エンジニアが実施したシミュレーショングリッドから得られています。セル設計3種、冷却コンセプト3種、周囲温度5種、充電戦略2種の組み合わせです。お客様の設定は、このグリッドから——まず隣接する2つのセル設計間、次に隣接する2つの温度間で——読み取られます。グリッドの外側では外挿は行われず、端の値がそのまま使用されます。各シミュレーションは11時間後に停止します。セルが充電される前に充電電流が0.1Cを下回った場合、時間は660 min超として表示され、そのような点を含むブレンド設定は「未到達」とみなされます。一部の動作点では、負極電位プロファイルがCCCVより遅くなります。これは、全過程を通じて負極をリチウム析出限界以上に保つためです。電力密度は、同じスケールでセル設計に従います。

バッテリー充電プロファイルに関するご質問
バッテリー充電プロファイルとは何ですか?
バッテリー充電プロファイルは、通常、特定の温度における充電状態の範囲にわたって、時間に対する充電電流を定義します。定電流に続く定電圧、ステップ状、または物理的な制限によって制御される場合があります。このプロファイルは、セルの充電速度と充電中の劣化量を決定します。最適なプロファイルはセルの劣化とともに変化し、温度、冷却方法、および開始時の充電状態に対して非線形に依存します。これがこの問題の難しさの理由であり、シミュレーションベースのアプローチが体系的な解決に用いられる理由です。
急速充電を制限する要因は何ですか?
5つの境界:系統からの電力、充電器の電流、セル温度、セル電圧、そして負極。最初の2つはシステムに由来し、次の2つは温度起因および電圧起因のセル劣化に由来します。5つ目は負極でのリチウム析出です。セルの限界を超えると、劣化が加速するか安全上のリスクが生じます。
リチウム析出とは何か、そして負極電位はなぜ重要なのか?
負極表面の電位がリチウム基準でゼロを下回ると、金属リチウムが負極に析出します(リチウム析出)。このプロセスは部分的に可逆ですが、容量は永続的に失われ、安全上の問題が生じる可能性があります。そのため、負極表面電位は急速充電における重要な限界値です。完成したセルではセンサーが負極表面に届かないため、この限界値は計算によって求める必要があります。
数か月のサイクル試験なしに、最速の充電プロファイルを見つけるにはどうすればよいですか?
パラメータ化・検証済みの物理ベースセルモデルを使用し、モジュールモデルに統合した上で、5つすべての制限内に充電電流を収めるバッチシミュレーションを実行します。その後、意図的に絞り込んだ検証実験でその結果を確認します。あるプロジェクト事例では、検証済みプロファイルが7か月ではなく約3か月で完成しました。
計算プロファイルはステップ式プロファイルと比べてどれくらい速いですか?
現行の4680円筒形セルを用いた実証例では、最適なステップ状プロファイルでも物理的最適値より約20 %劣ります。試行錯誤による電流のステップアップでは最適解に到達できません。5つの制約すべてを把握し、それらを同時に最適化することができないためです。
プロファイルの背後にあるモデルはどの程度正確ですか?
検証済み198セルにわたり、Batemo Cell Modelの中央値偏差は検証実験との比較で0.8 %です。Batemoはそのモデルを保証で裏付けています。より精度の高いバッテリーセルモデルをご提示いただければ、返金いたします。すべてのモデルの精度はこのウェブサイトの各セルページで公開しており、すべてのモデルについて検証条件下での精度を詳細に示すExcelレポートを提供しています。また、Batemoは負極電位のシミュレーション精度を検証するさらなる手段も備えています。
急速充電プロファイルを高速化する2つの方法
判断が必要な場合
達成すべき充電時間をお知らせください。
メッセージを読むのは、これらのセルを実際に測定したエンジニアです。メールボックスや、転送するだけの営業窓口ではありません。
データが必要な場合
モデル化の前に、測定済みセルを確認してください。
Batemo Insightsは、Batemo Cell Explorerに収録されているすべてのセルの実測データを保持しています。公開されているExplorerでは意図的に表示されていないデータも含まれます。
または、測定データから始める — 公開Batemo Cell Explorerを見る →