ドローン検定3級を取得した方！！ドローン検定2級目指してみませんか？
ドローンインストラクターを目指している私は、ドローン検定公認指導員の取得条件のドローン検定2級を取得を目指し勉強を始めました。
ここでは、ドローン検定2級の【バッテリー】をなるべく丁寧に記載させていただきます。少しでも参考になればうれしいです。
バッテリーの種類
【バッテリー】とは【電池】の事であり電気を蓄える装置の事を言います。
電池は大きく【一次電池】と【二次電池】にわけることができます。
【一次電池】…アルカリ電池・マンガン電池・ボタン電池など
【二次電池】…鉛蓄電池・ニッケルカドミウムバッテリー・ニッケル水素バッテリー・リチウムイオンバッテリー・リチウムイオンポリマーバッテリーなど
2種類以外にもあるようですが、ここでは触れないようです。
一次電池の構成と特徴
【一次電池】は、電気を取りだすとやがてエネルギーをを失い使えなくなってしまうものです。
「負極(マイナス)」の物質と「正極(プラス)」の物質で「電解液」を挟む構造になっています。
負極の物質が電解液に解け出るときに、負極にマイナス電子を残した状態になります。その残ったマイナス電子が負極に接続された導線通り正極側で電解液のイオンと結合することで電気が生まれます。負極または正極の物質が減るもしくは解け切ってしまうと、化学反応を起こすことができなくなり電気を生み出すことができなくなり(電池を使い切る)、破棄しなければならなくなります。
マイナス電子は電流とは
逆方向に流れます。
マンガン乾電池とアルカリ乾電池
| マンガン乾電池 | 名称 | アルカリ乾電池 |
| 亜鉛 | 負極物質 | 亜鉛 |
| 二酸化マンガン | 正極物質 | 二酸化マンガン |
| 塩化亜鉛や 塩化アンモニウム | 電解液 | 水酸化カリウム |
| ほぼ中性または弱酸性 | 電解液の液性 | 強アルカリ性 |
| 過放電により起こしやすい | 電解液の液漏れ | 起こしにくい |
| 腐食することが少ないので 影響は少ない | 液漏れによる 金属部分への影響 | 腐食する恐れがあるので 長期間入れたままの 使用には適さない |
| 人体に接触しても 健康被害は小さい | 液漏れによる 人体への影響 | 人体に接触した場合 健康被害が懸念される |
| リモコン・時計なと弱い電力を 長時間使用するもの | おすすめする 使用用途 | デジカメ・ラジカセ ミニ四駆などモーターを使うもの |
| アルカリ乾電池と 比べて軽い | 備考 | 自然放電が少ないので 長期保管が可能 |
その他の一次乾電池
オキシライド乾電池
いくつかの工夫によってアルカリ乾電池より高出力を得られることが特徴だったが、初期電圧が1.7Vと高すぎたため使用機器の故障など様々な問題が生じ現在は生産されていない。
エボルタ乾電池
アルカリ乾電池の正極にオキシ水酸化チタンを添加し、アルカリ乾電池より大きい電力を生み出すことができ、かつ様々な性能がアルカリ乾電池より高められた乾電池です。
オキシライド乾電池にみられた高い初期電圧もなく、低温環境でも安定した出力ができるのが特徴。
ボタン型乾電池と電池種別の国際表記
一次乾電池には他にも、ボタン型電池があります。
「CR2032」や「LR1120」など規格や大きさなど種類は多くあります。アルファベットと数字にはそれぞれ意味があります。「CR2032」を例に解説していきます。
| C | R | 20 | 32 |
| 化学構造の種類 | 円形であること | 直径[ｍｍ] | 厚さ[1/10ｍｍ] |
大きさが同じなら
違う種類を入れてもいいの？
電池サイズが同じでも
化学構造が違うものは
基本的に代用しちゃだめです。
このほかに固有の規格サイズによる表示 R44：直径11.6ｍｍ、厚さ5.4ｍｍ R6：単3乾電池
米国式の表示 AA：単3乾電池 AAA：単4乾電池
二次電池の構造と特徴
一次電池と違い外部から電気を加えることで【充電】し、繰り返し電気を取り出すことができるように設計されたものを【二次電池】【二次蓄電池】と呼びます。
電気を生じる化学反応とは逆の作用で電気を蓄えます。その種類は多く、原理も構造も様々ですがそのほとんどが一次電池と同じ電解質を正極・負極で挟む形がほとんどです。
| 名称 | 鉛蓄電池 | ニッケルカドミウム蓄電池 | ニッケル水素蓄電池 |
| 負極 | 鉛 | カドミウム | 水素吸蔵合金 |
| 正極 | 二酸化鉛 | 酸化水素ニッケル | ニッケル |
| 電解液 | 希硫酸 | 水酸化カリウム | 水酸化カリウム |
| リサイクル マーク | Pb | Ni-Cd | Ni-MH |
| メモリー効果 | 過放電しない限り 生じない | 顕著に生じる | 少なからず生じる |
| 過放電による影響 | 【サルフェーション】※を 生じさせる。 | 少ない | 弱く、完全放電すると 内部損傷を起こす |
| 備考 | 世界中に最も普及しているが 極端に重い。 電解液の液面低下や 電解液の漏れなど 取扱いに十分注意が必要 | カドミウムが人体に有害 なため破棄方法には 十分な注意が必要 | 内部抵抗が小さいので 多くの電力を出力する ことができ、 電力容量が多い。 密閉された機器での 使用は避けるべき 乾電池型も市販されている |
【サルフェーション】とは、過放電した状態で放置すると負極に硫化鉛の結晶が付着し、化学反応が起こりづらくなるため、出力電流が低下する現象。
| 名称 | リチウムイオン蓄電池 | リチウムイオン ポリマー二次電池 |
| 負極 | 炭素材料 | 炭素材料 |
| 正極 | リチウム化合物 | リチウム化合物 |
| 電解液 | リチウム塩など | ポリマーに電解液を含ませて ゲル化したもの |
| リサイクル マーク | Li-ion | Li-Po |
| メモリー効果 | 生じない | 生じない |
| 過放電による影響 | 発火、爆発の危険がある | 〃 |
| 備考 | 過充電も電池を劣化起こします。 長期保存は6割程度に充電する必要がある | 〃 加えて、バッテリーへの衝撃 によっても起こることがある。 |
充電方式の違い
二次電池の特徴は電気を加えること(印加という)により充電することができます。
大きな電流を印加すると早く満充電になり、少ない電流を印加すると時間がかかります。
満充電をなった後も印加し続けると、過充電となりバッテリーが破損するため適切に印加を停止する必要があります。
定電圧充電…同じ電圧値を印加し充電する。バッテリー残量が小さい状態では大きな電流が流れ込み満充電に近づくにつれて印加電圧とバッテリー電圧の差が小さくなり流れ込む電流値は自然と小さくなります。一般的な定電圧充電器は、極小電流状態が続くと自動的に充電を停止します。
定電流充電…バッテリーの状態よらず、一定の電流をかけ続ける充電方法。バッテリー電圧が上がっていくので電圧を監視し適切に停止させる必要があります。
ニッケルカドミウム蓄電池・ニッケル水素蓄電池・リチウムイオン蓄電池(リポバッテリーも含む)は定電流充電を行います。
ニッケルカドミウム蓄電池・ニッケル水素蓄電池は、電流を印加していくと満充電後にバッテリー電圧がわずかに降下する現象が発生します。それを【デルタピーク】と呼びます。
このデルタピークの発生を監視し充電を停止する回路が採用されている充電器もあります。
なおリチウムイオン蓄電池やリポバッテリーではデルタピークが発生しないため、過充電となり発火・爆発する危険があります。
ご使用のバッテリー専用の
充電器を使用しましょう。
充電器は、単純なものから高性能なものまで存在します。購入する際は二次電池の特性を理解しその種類に応じて適切な機種を選択することが重要です。
特に、リチウムイオン蓄電池等の充電器は、エネルギー密度が高いため充電方法を誤ると発火・爆発の危険が高くなりますので、十分取扱説明書を熟読し取り扱いを誤らないよう注意が必要です。
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