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リン酸鉄リチウムイオンバッテリー1

 
 
新製品速報:
日本の溶接機に使用とされる大電流放電リン酸鉄リチウムイオンバッテリーが登場です。
 
公称容量は48V(51.2V)4.6Ahとなりますが、放電電流は120Aでも対応可能です。
品番:[SUNECONN]IFB51.2-46-C-P2-26650(51.2V4.6Ah)
 
セルがIFR26650PC-2.3Ah 16直列2並列 となり、
最大充電電流:20A,最大放電電流:120A となります。
 
■最大電流について
最大電流は100Aとしていますが、PCBボード(保護ボードまたはBMSボード)の最大設置できる放電電流になります。
基本的、セル自体は最大限30cの放電電流を耐えることから、
 48V 4.6Ah IFR26650PC-2.3AH 15S2P 30A  100A 過電流300±50A,7ms-11ms    最大:4.6×30=138A
PCBボードがない時、溶接機において電流的に抑制させる機能を追加できれば、
100Aを超えても希望電流範囲内に最大電流値を抑制することができますでしょうか。
 
■パッケージについて
48V4.6AH のバッテリーはBMSのPCBボードが含めソフトパックつまりエポキシ板が包まれた外観寸法は長さ210、幅140、高さ100mmになります。
仕様書のご請求及び諸質問については、こちらまたはinfo@suneco-power.com までお気軽にお問合せください。
 








大手メーカーのリン酸鉄リチウムイオンバッテリー LiFePO4 Battery
 
中国製高安全性、環境に優しい中国製リン酸鉄リチウムイオンバッテリー 、全て商品は工場より日本に直供しております。
鉛蓄電池とそのまま置き換えできるりん酸鉄リチウムイオンバッテリーです。

地球環境に優しく世界中どこでもある「リン酸鉄」を正極材として使用しており、エネルギー密度も鉛電池の3.5倍、サイクル寿命も10倍(2000回)を公称値としております。BMS(バッテリーマネジメントシステム)も内蔵されており、適正かつ安全に充電することが可能です。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーLiFePO4 Batteryとは
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、リン酸鉄を正極に用いることで、より安全性やコスト性が飛躍的に向上した次世代の二次電池です。
 
リンと酸素が堅固に結合しているので、熱分解温度が高く、短絡が発生しても熱暴走せず、爆発発火のおそれがありません。
また、結晶構造がオリビン構造でリチウムイオンが抜けても安定した構造を保つため、耐久性に優れ、長寿命化を実現しています。
さらに、リン酸鉄は高価なレアメタルを材料としないので、材料コスト低減によって安価な製品を提供することができました。
 
BMS(バッテリマネジメントシステム)は内臓しており、過放電、過負荷等自動的に制御されていますので、ご安心して使えます。


「SUNECO」リン酸鉄リチウムイオンバッテリーLiFePO4 Batteryの特徴
・鉛蓄電池とそのまま置き換え可能なデザイン
・安全性 爆発や熱暴走または破損による発火の危険性なし
 釘刺し、短絡、圧漬などの過酷な試験においても爆発等を起こさず高い安全性を持っ
・長寿命 2000回以上の充放電サイクルを経過しても70%以上の電池容量を維持し、鉛バッテリーの2~3年に対し、10年以上初期の性能を維持
・急速充電が可能 高エネルギー密度で大容量、高速充電可能 充電時間1時間 鉛バッテリーは8時間
・小型軽量 重さは鉛電池の1/3、LEDランプ、街路灯、計測機器、UPS、太陽光発電等様々な用途に応じえます。
・毒性物や重金属が一切無含有、「RoHS指令」に適合
安全性、性能性、耐久性は万全(世界で最も厳重なUL安全試験認証を取得)
「SUNECO」りん酸鉄リチウムイオンバッテリーLiFePO4 Batteryは世界で最も厳重な安全試験認証であるULを取得しており、過酷なテストを繰り返し、安全性を確保する対策は万全です。
高い安全性で熱暴走または破損による発火の危険性ありません。「RoHS指令」にも適合しており、酸や重金属、毒性物類が一切不含有です。

各国の認証を取得しています。


世界最上級の開発・研究・試験装備

特許関連

特許:りん酸鉄リチウムイオンバッテリー正極材料製造(No. ZL2009.1005***9.9)           特許:バッテリー構造銅-ニッケルシート接合技術(ZL2010.2 01793**.5 &  01793**.X)
特許を取得した銅-ニッケルシート接合技術は、銅ーニッケル強化シートによるセルと外部回路の間の接触抵抗を低減させます。
高い防塵と防水性能を備え、鉛蓄電池を円滑に置き換え可能しています。同じ容量の鉛バッテリーと比較して、140%~150%程度の実際容量を放電できます。
 銅-ニッケルシート装備したバッテリー     銅-ニッケルシート         優れた熱のスプレッド特性、バッテリーの劣化防止に有効       バッテリー内部イメージ


先端の設備   下記の安全性試験をクリアしています。 
・短路安全試験 ・過充電安全試験 ・衝撃安全試験 ・落下安全試験 ・刺針安全試験 ・高温安全試験

 ●安全試験結果(過酷な試験ではすべて合格をつけています)
鉛バッテリーに置換えできる多様なる商品群ナインナップ(一部抜粋)
鉛蓄電池とそのまま置き換えできるりん酸鉄リチウムイオンバッテリーLiFePO4 Batteryです。軽量化の実現、環境に優しい利点を持ちます。鉛バッテリーより効率的な電気を取り出すことが可能になっています


代表仕様 (3.2V、6.4V、24V、36V、48V商品は揃えますが、一部仕様は本サイトに反映しておりません)
12V(12.8V)りん酸鉄リチウムイオンバッテリーLiFePO4 Battery一覧              
  ※以下の仕様は一部抜粋です、記載してない仕様に関しては、info@suneco-power.com までまたは問合せフォームをご利用ください。

※最大継続電流についてはご要望に応えて設定できます。また、充放電電流によってバッテリーパック内部構造は異なる場合あり、ご相談ください。
※以下の仕様は一部抜粋です、記載してない仕様に関しては、info@suneco-power.comまでまたはお問合せフォームをご利用ください。

※最大継続電流についてはご要望に応えて設定できます。また、充放電電流によってバッテリーパック内部構造は異なる場合あり、ご相談ください。
24V(25.6V)、36V(38.4V)、48V(51.2V)りん酸鉄リチウムイオンバッテリーLiFePO4 Battery一覧    
  ※以下の仕様は一部抜粋です、記載してない仕様に関しては、info@suneco-power.comまでまたはお問合せフォームをご利用ください。

※最大継続電流についてはご要望に応えて設定できます。また、充放電電流によってバッテリーパック内部構造は異なる場合あり、ご相談ください。






「SUNECO」リン酸鉄リチウムイオンバッテリーLiFePO4 Batteryの使用例
 蓄電システム、精密機器、掃除機、溶接機、電気スクーター、ゴルフカード、電動カード、UPS蓄電側等広範なアプライケーションに応じえます。




りん酸鉄リチウムイオンバッテリーLiFePO4 Batteryの正極材の自社製造からBMUの設計、完成品まで一貫した製造を行います。
↓数々な特許入った・りん酸鉄正極材の自社製造-「SUNECO」りん酸鉄リチウムイオンバッテリー


↓業界トップレベルのセルの製造風景-「SUNECO」りん酸鉄リチウムイオンバッテリー


↓セル化成、容量仕分け、充放電エリア(世界一流製造設備)-「SUNECO」りん酸鉄リチウムイオンバッテリー


↓バッテリーパック充放電、容量計測中-「SUNECO」りん酸鉄リチウムイオンバッテリー


↓精確的な計測管理及び品質管理(厳重な品質管理を実施)-「SUNECO」りん酸鉄リチウムイオンバッテリー


↓驚くべきSUNECO工場の製造能力:正極材:5トン/日、セル: 75,000Ah/日、 バッテリーパック:16,000 台/月間



「SUNECO」りん酸鉄リチウムイオンバッテリーの基礎知識
「BMS」(バランス・マネジメント・システム)とは?
 
「BMS」とは、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーに内蔵されている充放電制御基板は、当然のことながら鉛ディープサイクルバッテリーには内蔵されておりません。 ここでは、小難しい充放電制御については説明を避けますが、BMSは2枚の電子基板により構成されており、
 ①多数複数直並列された電池セルの電圧バランスを整えるもの
 ②リン酸鉄リチウムイオン電池の性質に適合した充放電容量を制御するもの
 との2枚構成になっています。
それに合わせて、DC-ACインバーターの過電圧・低電圧の各遮断保護回路が持つ「電圧閾値」に応じた、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー自身が低電圧(過放電)や過電圧(過充電)から身を守るために、いわばシステム内で二重の保護回路を持つようになりました。
 BMSが実際に担う役割は、以下のような制御となります。
 ①単セル電圧の管理制御
 たとえば、12.8V、20Ahの定格電圧を持つリン酸鉄リチウムイオンバッテリーでは、1セル3.2Vの18650規格の棒電池を「4直列15並列」構成としており、多数の直並列接続にされたセルそれぞれの電圧を平準化する役割を担っています。
②充放電容量の管理制御
 リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、高エネルギー密度を持つために、鉛ディープサイクルバッテリーに比較して大容量充放電においても劣化や品質の低下を招き難い性質を持っていますが、それでもサイクル回数を上げるため、概ね「1C」(12.8V、20Ahであれば20A)までの充放電容量に留める必要があります。
 ③過充電、過放電時の保護遮断制御
 鉛ディープサイクルバッテリーにはない機能ですが、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーでは、「1C」を超えた充放電時には、瞬時に内部のリレー回路が動作して入出力を遮断します。ほかに、セルバランスが平準化されない場合にも、万一の安全確保のために、この保護遮断回路が動作する仕組みを持っています。

鉛バッテリーと比べてみる当社りん酸鉄リチウムのメリットとは
BMS(バッテリー・マネジメント・システム)と呼ばれ、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの動脈ともいえる充放電時のセルバランスを制御する機器基板を搭載し、ソーラー発電には必須の機器となるチャージコントローラーとの、さまざまな相性問題を完全解決できている製品です。
もちろん、このBMSの搭載されていないリン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、相当数が流通するようになりましたが、せっかく安全かつ長寿命なはずの高性能バッテリーを、鉛ディープサイクルと変わらない500サイクル程度でダメにしてしまうのは、やはりもったいないと言わざるを得ません。
肝心のBMSの仕様ほか、チャージコントローラーとの相性問題を、ここでは詳らかにすることは「企業秘密」ともなりますので公開できませんが、鉛ディープサイクルと比較して、どんな点が優位、優秀であるかをここでは解説してまいります。


ダントツのエネルギー密度について
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーと鉛バッテリーとの体積差を比較してお分かりのとおり、そのエネルギー密度の差は歴然です。(本来、「エネルギー密度」は非常に難しい数式で表現されますので、ここでは簡単に解説します)
たとえば、当社の鉛バッテリー12V50Ah容量ドライ式バッテリーと、ほぼ近い容量を持つリン酸鉄リチウムイオンバッテリー12.8V、40Ahタイプを比較してみましょう。

もう、その差は歴然であり、対体積比ではほぼ同等見みえますが、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーには、BMSと呼ばれる電子基板が2枚内蔵されており、バッテリーらしく見栄えよく見せるためにデザインされた筐体に包まれて、実際には概ね65%程度の体積しかありません。対重量比についていえば、何ら説明はいらないでしょう。


実際に放電できる容量と理論容量について
グラフ図(①、②)を見ておわかりのとおり、鉛ディープサイクルバッテリーが緩やかな曲線を描く放電カーブを持つのに対して、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーでは、特に低電圧部分に突然鋭角的な電圧降下を起こす性質を持ち、既存のDC-ACインバーターの許容電圧値の範囲で概ね90%以上の放電深度を得られるのに対し、鉛バッテリーでは最大でも70%程度までの放電しか得られません。

 
したがって、同じ理論容量を持つそれぞれのバッテリーであっても、実際に放電できる容量は「20%以上」の差があり、特に、鉛ディープサイクルバッテリーの場合には経年劣化が早いので1年程度継続使用したバッテリー比較では、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの方が「1.5倍程度」の実容量を持つようなイメージとなります。

また、大容量放電(0.5C~1C)を行っている場合、特に鉛ディープサイクルバッテリーでは、低電圧部分(12.0V以下)の電圧降下度が大きく、「12.0V」は、概ねの放電深度50%に該当する電圧であるにもかかわらず、大容量放電時にはインバーターの低電圧保護遮断電圧に抵触して出力できないという現象も起こります。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、エネルギー密度が高いので、その分電圧降下も小さく、そのような現象を引き起こすことなく快適な放電をこなすことができるのです。

「BMS」(バランス・マネジメント・システム)とは?
「BMS」とは、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーに内蔵されている充放電制御基板は、当然のことながら鉛ディープサイクルバッテリーには内蔵されておりません。 ここでは、小難しい充放電制御については説明を避けますが、BMSは2枚の電子基板により構成されており、
1.     多数複数直並列された電池セルの電圧バランスを整えるもの
2.     リン酸鉄リチウムイオン電池の性質に適合した充放電容量を制御するもの
との2枚構成になっています。
それに合わせて、DC-ACインバーターの過電圧・低電圧の各遮断保護回路が持つ「電圧閾値」に応じた、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー自身が低電圧(過放電)や過電圧(過充電)から身を守るために、いわばシステム内で二重の保護回路を持つようになりました。

後述する「メーカーの期待寿命とサイクル回数」を全うさせるための重要なBMSですが、当社の製品だけが、ソーラー蓄電システム周辺機器との相性問題を解決した製品を販売しているに過ぎません。仮に、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを採用しているソーラー蓄電システムが存在するとしたら、それはBMSが搭載されていない大容量セルを4並列構成にしただけの製品であるとも言えます。
BMSが実際に担う役割は、以下のような制御となります。

単セル電圧の管理制御
たとえば、12.8V、40Ahの定格電圧を持つリン酸鉄リチウムイオンバッテリーでは、1セル3.2Vの18650規格の棒電池を「4直列30並列」構成としており、多数の直並列接続にされたセルそれぞれの電圧を平準化する役割を担っています。
充放電容量の管理制御
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは、高エネルギー密度を持つために、鉛ディープサイクルバッテリーに比較して大容量充放電においても劣化や品質の低下を招き難い性質を持っていますが、それでもサイクル回数を上げるため、概ね「1C」(12.8V、40Ahであれば40A)までの充放電容量に留める必要があります。
過充電、過放電時の保護遮断制御
鉛ディープサイクルバッテリーにはない機能ですが、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーでは、前述の「1C」を超えた充放電時には、瞬時に内部のリレー回路が動作して入出力を遮断します。ほかに、セルバランスが平準化されない場合にも、万一の安全確保のために、この保護遮断回路が動作する仕組みを持っています。

メーカーの期待寿命とサイクル回数
さて、ここまでくれば概ねリン酸鉄リチウムイオンバッテリーの優位性を理解いただけたはずですが、当社バッテリーの公称する期待寿命とサイクル回数を見てみましょう。
※使用環境温度 23℃、充放電容量 2/3C、のときの公称データです。
期待寿命 約10年
※鉛ディープサイクルバッテリーは、概ね「2年程度」でしかありません。
サイクル回数 2000回以上(この時の容量維持率は「70%」
※鉛ディープサイクルバッテリーは、概ね400回程度、容量維持率は30%もないでしょう。
容量維持率とは、2,000サイクル使用後においても、たとえば12.8V定格、40Ahタイプであれば、
12.8V×40Ah×70=358Wh
までの充放電を行うことのできる容量を維持していると言う意味となります。
同じリン酸鉄リチウムイオンバッテリーでありながら、サイクル回数を「5,000回以上」と記載している製品を見かけますが、実はこの容量維持率までもサイクル回数として織り込んでおり、いくら高品質を謳った製品であっても、当然に経年劣化は避けられません。



使用上のご注意
 
1、リン酸鉄リチウムイオンバッテリー
(BMS搭載製品)
 
・セル仕様 26650 規格 3.2V、3.3Ah 単セル組電池
・過充電保護遮断電圧閾値 15.2V(12.8V 時)※電圧仕様の異なる製品は整数倍に
してください
・過放電保護遮断電圧 8.0V ※電圧仕様の異なる製品は整数倍にしてくださ
い(単セル:2.0V以下で遮断)
・最大充放電電流値 1C以内
・サージ許容電力 2C(0.9秒:最大)
・直列適合性能 直列接続はできません
・並列接続適合性能 6並列まで(最大充放電容量は何並列でも「1C」まで
・放電特性 充放電特性グラフを参照ください
 
2、ポータブル型リン酸鉄リチウムイオンバッテリー
・セル仕様 26650 規格 3.2V、3.3Ah 単セル組電池
・過充電保護遮断電圧閾値 15.5V(12.8V 時)※電圧仕様の異なる製品は整数倍に
してください
・過放電保護遮断電圧 9.6V ※電圧仕様の異なる製品は整数倍にしてくださ
い(単セル:2.0V以下で遮断)
・最大充放電電流値 1C以内
・サージ許容電力 2C(0.9秒:最大)
・直列適合性能 直列接続はできません
・並列接続適合性能 2並列まで(最大充放電容量は2並列でも「1C」まで
・放電特性 充放電特性グラフを参照ください
 
■過放電保護遮断回路が動作したときの復帰方法
 
負荷出力中に各仕様値の電圧を下回ったときは、バッテリーを過放電から保護するために
「直ちに出力を停止し遮断状態」となります。
通常、負荷出力中は「電圧降下現象」により、保護遮断設定閾値となる「8.0V または9.6V」
以上の電圧で実際は遮断されますので、負荷接続環境をすべて開放して10分程度待てば自
然に内部リレーが開放されます。(8.0V または9.6V 以上に戻る)
しかしながら、負荷出力容量の値が小さければ小さいほど電圧降下が小さいため、自然に
電圧が復帰回復することはなく、「専用充電器」を使用しなければなりません。
上記「専用充電器」とは、全自動充電器等と呼ばれているリアルタイムの電圧値を測定し
てから充電を開始する製品ではなく、強制的に電圧を印加できるタイプでなくてはなりま
せん。(安定化電源等)
概ね「5分程度」を目安に、バッテリー仕様電圧値と同じか、もしくは若干高い電圧を強制
印加してください。
 
■過放電保護遮断回路が動作したときの復帰方法
 
一時的な遮断となりますので、充電端子を開放すれば直ちに復帰します。遮断時は直ちに
この作業を行ってください。

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りん酸鉄リチウムイオンバッテリーの放電特性について
 
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの放電特性について、特にソーラー発電システムでは周辺機器(DC-ACインバーター、チャージコントローラー)との相性問題が多く潜んでおり、また、バッテリー本体を長持ちさせるためにも、各周辺機器の選定にも多様な配慮が必要となります。
大変に面白い考察として、バッテリーとDC-ACインバーターとの相性問題を考えるとき、鉛バッテリーは、インバーターよりもだいぶ昔に製造開発が行われた製品であるものの、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーは最初から既製品、汎用製品としてインバーターの仕様に基づいて開発されているという経緯があります。
特に、蓄電システム用途として、「ソーラー蓄電用リン酸鉄リチウムイオンバッテリー」では、DC-ACインバーター側に特別な仕様の変更を加えることなく、バッテリーに内蔵されているBMSの仕様を最適化すること、また、セル単位(リン酸鉄リチウムは「3.2V」)の直列接続数を増減させてインバーターとの相性問題を解決しています。

ここでは、「DC-ACインバーター」「チャージコントローラー」との相性問題を軸足にして、初心者の方にもわかりやすいように解説いたします。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの電圧と実際の放電深度
※ここでは、4直列仕様(定格12.8V、40Ah=512Wh)の新品状態のリン酸鉄リチウムを基準として解説します。25.6V仕様の製品では「2倍」、51.2V仕様の製品では「4倍」にして各電圧値を読んでください。
全く充放電のない状況における電圧と放電深度
※充放電後「30分以上経過」したときの電圧値です。


上記数値を見ておわかりのとおり、放電深度が「70%」付近までは、非常に緩やかな放電特性カーブを持ちますが、その後も、放電深度が「90%~95%」となるまで、インバーターの低電圧保護遮断回路が動作することなく、また電圧降下も少なくAC出力を可能にしています。
鉛バッテリーでは、この放電深度70%付近では、すでにインバーターの保護回路が動作する「10.5V~11.0V」にまで電圧降下を起こしており、この段階でAC出力は停止します。
では、次に負荷出力中のバッテリー電圧と放電深度の関係を見てみましょう。

1/2C(約250W)連続負荷状況における電圧と放電深度
※負荷出力中のリアルタイム電圧値です。


上記数値を見ておわかりのとおり、1/2C、すなわち250Wもの放電がありながら、鉛バッテリーに比較して大きな電圧降下も見られることなく、放電深度「80%」付近に特徴的な電圧降下はあるものの、インバーターの低電圧保護遮断回路が動作するまで快適な放電ができることになります。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーと関連機器の相性問題
独立型のソーラー発電システムでは、みなさんもご存じのとおり、主な関連接続機器には「ソーラーパネル」「チャージコントローラー」「DC-ACインバーター」があります。
ソーラーパネルに関しましては、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーと直接接続することはありませんので、これ以外の接続機器の相性問題について解説いたします。

チャージコントローラーとの相性問題
一部の例外製品を除き、PWM制御チャージコントローラー、MPPT制御チャージコントローラーともに、機器自身が動作するためのセルフ電源を必要としますので、特にBMSが搭載されたリン酸鉄リチウムイオンバッテリーでは、BMSの各種保護電圧閾値をチャージコントローラーの電気的仕様に適合させなくてはなりません。(※BMS非搭載の製品は、過放電、過充電による極端な進度による劣化が進み、メーカー期待寿命である「サイクル回数2,000回以上のときの容量維持率70%以上」は実現しません)
BMS基板には、過放電時、過充電時に一切の充放電をさせないための「リレー制御入出力遮断保護回路」が搭載されており、仮に低電圧時にリレー制御で遮断された場合、当然のことながらセルフ電源を必要とするチャージコントローラーは動作できず、すなわちソーラーパネルからの出力を要求できない状態となります。

また、過放電時、過充電時にかかわらず、保護遮断制御がされた場合、特に問題となるのが過放電時であり、リレー回路を復帰状態とするためには、外部の充電機器を使いBMSに設定された閾値までバッテリー電圧を手動で上昇させる必要が出てきます。
そのほかにも、一般に市販されているチャージコントローラーでは、満充電にできない製品もありますので注意が必要です。

DC-ACインバーターとの相性問題
最も注意が必要なのは、BMSの設定閾値に適合、対応した出力仕様(サージも含む)を持つインバーターとの組合せが必要です。
BMS非搭載のリン酸鉄リチウムイオンバッテリーでは、過放電電流値の上限が制御されていないため、重大なバッテリー劣化、セル損傷を招くことになります。
当店で販売するほとんどのリン酸鉄リチウムイオンバッテリーの最大出力は「1C」が上限としてBMSを設定してあり、その上限値を超える出力要求があれば、直ちにBMSが出力を遮断し、バッテリーの劣化、セルの損傷を保護する仕組みを持っています。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーのご購入を検討されていらっしゃる方は、誤った過放電を行わないためにも、「1C」以下のインバーターと組合せて使用されることをお勧めします。
※「1C」とは、たとえば定格電圧「12.8V、40Ah」(512Wh)のリン酸鉄リチウムイオンバッテリーでは、このバッテリーを1時間で完全放電させる電力値、すなわち512W以下の出力性能を持つインバーターと組合せるという意味です。
 
 
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