リチウムイオン電池の出力電流

モバイルバッテリーを自作しているのですが、電圧や電流について質問があります。
スマホを充電するには5v 1Aは最低でも必要ですが、リチウムイオン電池の電圧は最大でも4.2vなので、昇圧コンバーターで昇圧する必要があります。それで4.2v→5.0vにできるわけですが、電流を1A出すには、リチウムイオン電池の出力電流が1Aないと無理なんですか？
この場合、スマホへの充電が負荷になるわけですが、どのくらいの電流が必要かがよくわかりません。
あと、電流が1A出せるリチウムイオン電池がどこで売っているか教えてください。

No.1 回答者： fakeflake 回答日時： 2019/05/13 13:43

それはちょっと考え方がずれています。

というのは実は電池って瞬発力は最強で、1Aなんて簡単に出せるからです。最強はショートした時で、単4エネループの新品だと内部抵抗が30mΩくらいだから公称電圧1.2Vだと計算上は、1.2[V]÷30[mA]=1.2÷0.03=40[A]という数字になります。1回で捨てるならこれくらいは流せると。なので問題なのは瞬間にどれくらい流せるかじゃなく、欲しい電流をどれくらいの時間にわたって持続できるかってことです。

それを表すのがAh値で、単4エネループだと750mAhだから750mAを1時間・1500mA(1.5A)を30分流せるという意味になります。ただしエネループは1.2Vだから、1.2V750mAで1時間ってことですよ。リチウムイオンバッテリーでも考え方は同じで、公称1000mAhだったら公称電圧3.7Vで1Aを1時間流せるって意味です。

DC-DCコンバータで昇圧した場合、5V1A流すには5Wの電力が必要です。5Wを3.7Vで作るのに必要な電流は、5÷3.7=1.351[A]です。これにDC-DCの効率（損失）を足す必要があるので、効率が80%だったら1.351÷0.8=1.689[A]が必要と言う計算になりますね。で、後はこの電流がどれくらい持続して欲しいかでバッテリーの大きさが決まります。

この回答へのお礼

本当にわかりやすい回答をありがとうございます。
mahって、一時間に何A流せるかの値なんですね。
使うリチウムイオン電池は2500mAhで、これを5本並列につなぐので、12500mAhです。
効率を考えると1.5Aくらい必要なので、8時間くらい持つと思います。
これなら外でも安心して使えます。

お礼日時：2019/05/13 21:22

No.2 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2019/05/13 13:44

リチュームイオン充電池に限った話ではありませんが、放電レートが大きくなるほど電圧が低下します。

これは、電池の内部抵抗による電圧のドロップです。

次に、昇圧ロスを考える必要があります。
良くて、変換効率は80％程度。
つまり、3.6Vの電圧を5V/1Aで出力するには、
5V/3.6Vに125%を掛けるので、充電池から取り出す電流は、約1736ｍAになります。

通常、リチュムイオン充電池は、2Aを超えると実用にならないぐらいに電圧降下を起こします。
出力電流は、最大0.5A程度の回路で考えましょう。

No.3 回答者： air_supply 回答日時： 2019/05/13 14:00

4.2V は最大で標準は 3.7V です。

3.7V から 5V に DC-DC コンバーターで昇圧する際に、変換効率が必ず存在していて、80～90% 程度になります。また、5V 1A の出力を得るためには、変換効率を 80% としたら (5V÷3.7V)×(1A÷0.8)=1.69A となり、より沢山の電流が必要となります。0.8 の部分が変換効率ですので、90％ なら 1.5A となります。まぁ、変換効率が 100% でも 5V 1A 出力に対して入力は 3.7V 1.35A となり、入力電流は出力電流より必ず多く必要となります。

下記は保護回路が入っているため、一寸長めの寸法のようです。

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保護回路の入っていないものもあります。

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専用の充電器。

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セル単位で見る限りでは 10A 出力があったりで、十分賄えそうです。

この回答へのお礼

製品をたくさん紹介してくださり、ありがとうございます。
5本か6本つかうので、上から三番目の電池を使おうと思います。

お礼日時：2019/05/13 21:27

No.4 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2019/05/13 14:49

＞それを表すのがAh値で＜中略＞公称1000mAhだったら公称電圧3.7Vで1Aを1時間流せるって意味です。

全く違います。
[Wh] = [Ah] × [V] 。
Ahは、断りの無い限り10時間率。
1000ｍAhは10時間継続して100ｍAの電流を取り出せるの意味。

No.5 回答者： yucco_chan 回答日時： 2019/05/13 15:11

リチウムイオン電池から流れ出る電流は、No3さんの計算の通り。

　以前の質問で、回答しているのですが分かり難かったですかね？
少し補足すると、リチウムイオン電池の終止（１００％近い放電時）電圧は、
３．０V なので
「(5V÷3.7V)×(1A÷0.8)=1.69A」
この３．７Vを３．０Vに置き換えて、
「(5V÷3.０V)×(1A÷0.8)=２．０８A」
つまり、放電末期には、５Vの負荷電流の２倍チョットの電流が電池から流れる。

リチウムイオン電池の最大出力電流は、電流容量をそのまま見れば良いです。
No3さんが紹介された、「3400mAh」の電池なら、３４００ｍA が最大出力電流、
「2600mAh 」の電池なら２６００ｍA が最大出力電流。

これもNo3さんが紹介されていますが、「保護回路」が入っている場合は、
最大出力電流が、上記の考え方の電流よりも制限（低く）されている場合もありますが、
数Aは、充分流せるはずなので、５V １～２A程度の出力を考えているなら、
この回答の計算式で問題ないです。

尚、この「保護回路」 は、別質問の補足（お礼だったも）でスレ主さんが、
調べると言われた「専用IC」の事です。

この「保護回路」 が付いた電池を必ず使用するようにしてください。
保護回路の付いていないリチウムイオン電池は、簡単に爆発/発火しますので。
例えば、バッテリー充電終了時には、４．２Vになると理解されていると思いますが、
正確には、バッテリーの温度が２５℃の時に、４．２V±５０ｍV となります。
　保護回路の多くは、±２０～３０ｍV以内に制御される。
また、バッテリー温度を記載したのには理由があって、バッテリーの温度によって
４．２Vを変化させなくてはならない。
具体的な温度係数（何ｍV変化させなければいけないか）は、書けませんが、
温度を正確に測って、電圧を調整しなければならない。
保護回路（専用IC）は、これを行っています。
素人には、この制御は先ず無理で、ヘタすると電池が爆発/発火するので、
保護回路付きの電池を必ず使ってください、となります。

この回答へのお礼

保護回路がついてないのをすでに買ってしまいましたので、別で保護回路を用意しようと思います。
ありがとうございました。

お礼日時：2019/05/13 21:31

No.6 回答者： n556 回答日時： 2019/05/13 19:53

スマホの充電電流は、USB端子の通信端子から設定できます。

最低は0.5Aです。具体的には通信端子の電圧を読み取るだけなので、抵抗器４本だけで出来ます。