振動試験時の共振とは?【リチウムイオン電池の安全性】

振動試験時の共振とは?【リチウムイオン電池の安全性】

 

最近では、リチウムイオン電池の発火事故なども多く発生し、電池の安全性への関心がみなさん高まっているかと思います。

 

リチウムイオン電池の安全性試験の概要、位置づけについてはこちらで解説しており、代表的な安全性試験としては、過充電試験外部短絡試験過放電試験内部短絡試験振動試験などが挙げられ、こちらのページでは振動試験に関する用語である、共振について解説しています。

 

 

・振動試験における共振とは?共振への対応

 

 

とうテーマで解説しています。

 

 

振動試験における共振とは?共振への対応

共振について解説する前に、固有振動数という言葉について解説します。

 

固有振動数とは、各々の物質が振動しやすい振動数のことを指します。

 

そして、共振とはある台の上に固有振動数が50HZと100Hzの物体を置いたとし、その台の周波数50Hzで振動させたとしますと、固有振動数が50Hzの物体のみが台と同様に振動し、固有振動数の異なる100Hzの物体は振動しません。

 

この、振動数が一致した際に振動が伝わる現象のことを共振と呼びます。

 

次に、振動試験での共振を考えていきましょう。

 

振動試験では こちらで記載のように対数掃引(ログスイープ)や直線掃引(リニアスイープ)により、振動数自体を変化させていきます。

 

すると、物体、例えばリチウムイオン電池や組電池の固有振動数が振動試験の掃引範囲に入る場合、この共振が起こる場合があります。

 

共振が起こると共振が起こらない時よりも衝撃(G)が大きくかかるため、これが原因で電池の集電体が切れたり、内部短絡が発生、異常状態になる場合があります。

 

そのため、電池や組電池の設計としましては、固有振動数が振動試験の条件に入らないように振動の観点から設計を見直すか、共振が起きても集電体の破損た内部短絡等が起こらない機械的な条件の設計を見直すかという対策を取りましょう

 

また、リチウムイオン電池や組電池では3方向での試験時、1つもしくは2つの方向のみで共振が起こる場合がありますので、試作品などでも3方向きちんと振動試験を行うようにこころがけましょう。

 

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振動試験時の対数掃引(ログスイープ)や直線掃引(リニアスイープ)とは?

 

 

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