エンジニア向けの要旨:
- 競合他社: プレミアム “低温” LFP セル (PLB 26650 など) は優れており、-20°C で 75% の放電を実現します。
- 問題: -20°C 未満で充電するには、LFP を積極的に加熱する必要があります。これにより、コスト、障害点、寄生エネルギー損失が増加します。
- 解決策: ナトリウム イオン バッテリー パックは、-20°C で 88% のネイティブ保持率を実現し、0V で無期限に維持できます。
- 評決: エネルギー密度を高めるために低温 LFP を使用します。ナトリウムイオンを使用すると、寒冷地でのメンテナンスが不要で簡素化された信頼性が得られます。
過去5年間、 “低温LFP” 極寒時に信頼できる唯一のバッテリーオプションでした – ミネソタの GPS トラッカーやハルビンのソーラー ステーションなどです。
PLB IFR26650-34D などのこれらのバッテリーは、-40°C で放電できますが、充電と保管は依然として困難です。
保管 LFPバッテリー 冬に生きていくには、充電前に予熱するためのPI加熱フィルム、断熱綿、および複雑なBMSプログラミングが必要です。この加熱されたセットアップは機能しますが、複雑であり、余分な負荷と障害点が発生します。
Holo Battery では、バッテリーにそのすべてが必要なかったらどうなるだろうかと考えました。だからこそ私たちが今注目しているのは、 ナトリウムイオン 寒冷地での使用に。エンジニアリングの内訳は次のとおりです。
自然容量と寄生発熱の関係
-20°C でのラボテストの生データを見ると、 “ネイティブパフォーマンス” そして “管理されたパフォーマンス” 明らかになります:
| 特徴 | プレミアム低温 LFP | ナトリウムイオン |
| -20℃放電 | 75% (1℃にて) | 88.9% (0.5℃にて) |
| 電圧ケース | 有意 (平均 2.8V) | 中程度 (平均 2.9V) |
| 暖房要件 | 充電必須 | なし |
の数学 “暖房税”
-30°C で LFP を確実に動作させるには、ベアセルを使用することはできません。発熱体を使用する必要があります。これにより、 “暖房税” – デバイスに電力を供給するのではなく、バッテリーの動作を促進するためだけに消費されるエネルギー。
典型的な太陽シナリオで計算してみましょう。
- 熱質量: A 12V 100Ah LFPバッテリーパック 重さは約。 9～12kg。
- 比熱: その質量を -30°C から 0°C (安全な充電温度) に上昇させるには、かなりのエネルギーが必要です。
- 損失: 実際のシステムでは、暖房フィルムに電力を供給するためだけに、総太陽光発電量の 10 ～ 15% が失われることがよくあります。
ナトリウムイオンのアプローチ: ヒーターを取り除きました。ナトリウムイオンの化学的性質は、ナトリウムイオンのストーク半径が小さいため、低温では自然に導電性を示します。 電解質。ウォームアップ時間も寄生損失もゼロで、約 90% の容量が即座に利用可能になります。
チャージングウォール: -20°C 制限
LFP データシートの最も危険な行は、通常、細かい文字の中に埋もれています。 PLB 26650 の場合、次のようになります。 “標準充電電流: -20°C で 0.2C。”
なぜリチウムプレートを使用するのか（ナトリウムは使用しないのか）
-20℃以下では、グラファイトアノードへのリチウムイオンの挿入が遅くなります。バッテリーに電流を強制的に流す（充電する）と、イオンは内部に進入するのではなく、陽極の表面に蓄積します。これにより金属リチウムめっきが形成されます。
- リスク: これらの樹状突起はセパレーターを突き破り、内部短絡を引き起こし、 熱暴走。
This is why LFP must heat itself above freezing before accepting high currents.
In a solar street light application, winter daylight is short (4-6 hours). If your LFP battery spends the first hour heating itself up, you have wasted 20% of your precious charging window.
Sodium-ion Advantage: Sodium ions have superior solvation kinetics. They don’t “plate” as easily as lithium. While charging slows down in extreme cold, it remains safe. We have validated safe charging at -20°C without external heat, simplifying the BMS architecture significantly.
The Supply Chain Killer: 0V Storage
This feature is often overlooked by engineers but is the number one request from Supply Chain Managers.
The Chemistry of “Death by Zero Volts”
LFP バッテリーが 0V になるとなぜ切れるのですか?
それは集電装置に帰着します。陽極には銅箔を使用しています。電圧が 1.5V を下回ると、銅が酸化し始め、電解液に溶解します。再充電しようとすると、溶解した銅が鋭い樹状結晶として析出し、ショートを引き起こします。バッテリーは事実上金属くずです。
ナトリウムの奇跡:
ナトリウムイオン電池は両面にアルミ箔を使用しています。 カソードとアノード （ナトリウムはアルミニウムと合金にならないため）。アルミニウムは 0V で化学的に安定です。
NaCR32140 セルを意図的に 0V にドレインし、端子を短絡させ、24 時間放置することでテストしました。
結果: 再接続すると、副作用なく最大容量まで充電が戻りました。
これが物流にとって何を意味するか:
航空貨物の安全性: 多くの危険物規制を回避して、ナトリウム イオン パックを完全に放電した状態 (0V) で出荷できます。
在庫の回復力: 機器を倉庫に 2 年間放置できます。引き抜くと動作します。いいえ “メンテナンス充電” スケジュールが必要です。
評決: 正しい選択を設計する
私たちはLFPが死んだと言っているわけではありません。暖房の効いた倉庫で最大限の稼働時間が必要な場合は、依然として LFP が最適です (高エネルギー密度)。
しかし、グリッドの端では、シンプルさが信頼性となります。
次の場合はナトリウムイオンを選択してください。
- 温度: デバイスは -20°C ～ -40°C に直面します。
- 電源: ヒーターに電力を無駄にしない断続充電 (太陽光/風力)。
- 信頼性: 加熱フィルム、サーモスタット、BMS リレーの故障箇所を排除したいと考えています。
- 保管: 長いサプライチェーンまたは季節在庫があります。
ヒーターで寒さをしのぐのはやめましょう。寒さを好む化学を受け入れてください。
