素早い回答： Samsung INR21700-50GBと50Eは、いずれも容量約5.0Ahの21700型リチウムイオン電池で、エネルギー関連用途向けに設計されています。容量、充電、放電、サイクル寿命の仕様はほぼ同じです。50GBは、上部通気口の面積が広く、スチール製の筐体が厚く、底部にも通気口が追加されているため、安全性が向上し、全体的なコスト効率も優れています。特に、モビリティ機器、AGV（無人搬送車）、AMR（自律移動ロボット）、ロボット、大型マルチセルバッテリーパックなどに適しています。軽量な50Eは、重量と連続性が重視される既存の検証済み設計や携帯機器に引き続き適しています。
Samsung SDI INR21700-50GBとINR21700-50Eのどちらを選ぶかは、容量を比較するだけでは決まりません。
どちらのセルも容量は約5Ahで、充電・放電電流もほぼ同等です。しかし、Samsung SDIの技術ロードマップでは、50GBセルは安全性とコスト効率に優れたモバイルアプリケーション向けオプションとして位置づけられています。
その主な差別化要因は、より高い容量や出力ではありません。機械的安全性の向上、圧力解放設計、そしてプロジェクト全体の価値向上にあります。
この記事では、Samsung 50GBと50Eの電気的仕様、機械構造、安全特性、バッテリー管理要件、費用対効果、および適切な用途を比較します。
パート1：Samsung INR21700-50GBおよび50Eの概要
INR21700-50Eは、中程度の放電率で長時間稼働を必要とする機器向けに設計された、エネルギー効率を重視した円筒形リチウムイオン電池です。
サムスンの技術文書では、「INR21700-50G バージョンB」と「50GB」の両方の用語が使用されています。提供されている50G文書は仕様の草案であり、サムスンが後に発表したロードマップや構造比較資料では、安全性が強化された製品を50GBと呼んでいます。
製造設計を承認する前に、エンジニアは、認定サプライヤーと正確な製造元部品番号、セル改訂版、製造工場、アプリケーション承認、および承認済み仕様を確認する必要があります。
Samsung SDIのロードマップによると、50GBは5.0Ah、18.15Whのセルで、モバイル用途における安全性の向上を目的として設計されています。主な差別化要因は、改良された機械構造、優れた圧力解放性能、強力な熱伝導性能、そして競争力のあるプロジェクト価格です。
パート2：Samsung 50GBと50Eの仕様比較
以下の比較は、提供されたSamsung SDI INR21700-50GバージョンBのドラフト仕様、INR21700-50Eバージョン2の仕様、50GBの構造比較、およびSamsung SDI製品ロードマップに基づいています。
| 製品仕様 | INR21700-50GB / 50G バージョンB | INR21700-50E バージョン2 |
|---|---|---|
| セルフォーマット | 21700円筒形 | 21700円筒形 |
| 標準放流容量 | 最低4,900mAh | 最低4,900mAh |
| 定格放電容量 | 約4,750mAh | 最低4,753mAh |
| ロードマップにおける典型的なエネルギー | 18.15 WH | 18.15 WH |
| 最大充電電圧 | 4.2 V | 4.2 V |
| 標準充電電流 | 2,450ミリアンペア | 2,450ミリアンペア |
| 最大充電電流 | 4,900ミリアンペア | 4,900ミリアンペア |
| 最大連続放電量 | 9,800ミリアンペア | 9,800ミリアンペア |
| 非連続放流制限 | 14,700ミリアンペア | 14,700ミリアンペア |
| 放電カットオフ電圧 | 2.5 V | 2.5 V |
| サイクル寿命の参考値 | 500サイクル後、少なくとも80% | 500サイクル後、少なくとも80% |
| 充電温度 | 0 ℃〜45 ℃ | 0 ℃〜45 ℃ |
| 吐出温度 | -20 ℃～ 60 ℃ | -20 ℃～ 60 ℃ |
| 初期交流インピーダンス | 最大18mΩ | 14 ± 5 mΩ |
| 最大セル重量 | 72.5 g | 69.5 g |
電気的特性は非常に近い。どちらのセルも約2Cの連続放電に対応しており、専用の高出力セルというよりは、高エネルギーセルに分類されるべきである。
50GBモデルは、セル1個あたり約3g重くなります。100セル構成のバッテリーパックの場合、ホルダー、バスバー、絶縁体、筐体設計の違いを考慮する前でも、合計で約300gの重量増となる可能性があります。
しかし、重量増加は構造的な安全性の向上に大きく貢献する。
パート3：サムスン50GBの安全性を高める要因とは？
3.1 上部通気口の拡大
サムスンの比較資料によると、50GBモデルでは、50E2モデルの約25mm²から44mm²へと、キャップを上げた状態での通気面積が増加するとのことです。
これは約76％の増加に相当する。
通気面積が大きいほど、過充電、過電流、過熱、または内部損傷によって圧力が上昇した際に、セル内部のガスを放出する能力が向上します。
制御された排気は熱暴走を完全に防ぐものではありません。しかし、圧力解放の速度や高温ガスがセルから排出される速度に影響を与えることができます。
サムスンSDIはまた、マイクロモビリティ向けに開発された円筒形セルは、従来のトップ電流遮断装置に加えて、安全性を高めるためにボトムベントを追加できると説明している。
3.2 より厚いスチール缶
50GBになると、缶の側面の厚さが約0.22mmから0.25mmに増加し、約14%増加する。
厚みのあるスチール缶は、変形や機械的損傷に対する耐性を向上させることができます。これは、以下のような環境にさらされるバッテリーパックにおいて特に重要です。
- 道路の振動
- 繰り返しのショック
- 落下と衝撃
- セルホルダーのストレス
- アセンブリ圧縮
- 長期的な機械的疲労
厚みのある缶は、適切に設計されたバッテリーケースの代わりにはなりません。パックレベルでの衝撃保護、セルホルダー、間隔、絶縁、および構造的サポートは依然として不可欠です。
3.3 追加の底部通気口
50E2との比較では底面通気口がないのに対し、50GBには底面通気口が追加されている。
これにより、セル異常時に圧力を解放する経路が追加で確保されます。大型のマルチセルバッテリーパックでは、通気口の方向によって隣接セルの加熱、ガスの蓄積、熱伝導に影響を与える可能性があります。
したがって、バッテリーパックの設計者は、両方の通気口の向きを考慮する必要があります。ホルダー、バスバー、断熱材、接着剤、発泡材、筐体壁などが、意図されたガス放出経路を妨げてはなりません。
3.4 熱伝搬性能
サムスン社内の比較では、ヒーターをトリガーとした伝搬テストを用いて50GBのデータを比較しています。提供された資料によると、100Wのトリガー条件下で4つのサンプルすべてが良好な結果を示しました。
これは、50GBモデルが安全性を重視した設計方針に基づいていることを示しています。ただし、すべての50GBバッテリーパックが自動的に熱伝導を防ぐという意味ではありません。
群れレベルの行動は依然として以下に依存します。
- セル間隔
- 電気的な相互接続
- 断熱壁
- 冷却設計
- 筐体内の圧力管理
- セル充電状態
- BMSの回答
- パックの容量と構成
UL Solutionsは、セル性能だけではバッテリーシステム全体の挙動を判断できないため、セル、モジュール、パックの各レベルで熱伝播を段階的に評価します。
パート4：サムスン50GBが優れたコストパフォーマンスを提供する理由
安全性の向上に加え、Samsung 50GBは、現在進行中の多くのバッテリーパックプロジェクトにおいて、より優れた総合的な価値提案を提供する。
50GBは、5.0Eとほぼ同じ50Ahの容量、18.15Whのエネルギー、9.8Aの連続放電能力、および500サイクルの基準値を提供します。しかし、設計者がより低容量のセルに変更する必要なく、上部の通気面積を拡大し、セル缶を厚くし、底部に通気口を追加しています。
50GBモデルは、現在のプロジェクト調達において競争力のある価格設定となっています。この組み合わせにより、多くの新しいバッテリーパック設計において、50Eモデルよりもコスト効率に優れています。
その価値は、多数のセルが密集して配置されるモビリティ機器やロボット用バッテリーパックにおいて特に顕著である。セルレベルの安全性を高めることで、エンジニアリングリスクを低減し、パックの熱伝導戦略を支援できる。
50GBには以下の機能が含まれています。
- 50Eとほぼ同じエネルギー消費量と稼働時間
- 同等の充電および放電能力
- より強力な機械的保護
- 圧力解放設計の改善
- モバイルバッテリーパックへの適合性向上
- 競争力のあるプロジェクト価格設定
- 安全関連のエンジニアリングリスクの低減
- 全体的なコストパフォーマンスの向上
50Eは、軽量性や検証履歴が重要な既存の検証済み設計、承認済みプラットフォーム、およびアプリケーションにおいて、依然として有用である。
セル仕様が固定されていない新規プロジェクトの場合、一般的にはまず50GBモデルを評価する必要があります。
エンジニアリングノート: セル価格は、購入量、納期、生産ロット、販売チャネル、供給状況によって変動します。費用対効果を評価する際には、固定のオンライン単価ではなく、正式なプロジェクト見積書に基づいて判断する必要があります。
パート5：50GBは50Eよりも優れた性能を発揮するのか？
提供されたセル仕様とは一致しません。
両方のセルに以下がリストされています。
- 4.9 最大充電電流
- 9.8 最大連続放電電流
- 14.7 非連続放流制限
したがって、50GBモデルは、電力用途向けに特別に開発されたサムスン製セルに代わる高出力バッテリーとして自動的に考えるべきではない。
その主な利点は、より高い連続電流定格ではなく、安全性の向上とコスト効率の向上にある。
高パルス負荷の機器の場合、エンジニアは以下を計算する必要があります。
- 並列セルあたりのピーク電流
- 最低充電状態における電圧降下
- 繰り返しパルス中の細胞温度
- バスバーとニッケルストリップの抵抗
- コネクタの定格電流
- BMS MOSFETの損失
- パックレベルの熱蓄積
負荷が個々のセルの推奨動作範囲を超えた場合は、並列接続のストリングを追加したり、別のセルファミリーを選択したりする必要が生じる場合があります。
パート6：Samsung 50GBに最適なアプリケーションはどれか？
6.1 電動自転車とマイクロモビリティ
50GBの容量は、電動自転車、電動スクーター、その他の軽量電動車両に特に適しています。
これらのバッテリーパックは、ライダーのすぐ近くに多数のセルを内蔵しており、振動、外気温、充電状態の変動、機械的衝撃などを頻繁に受ける。
サムスンSDIは、マイクロモビリティ用バッテリーにとって安全性とコスト競争力が重要な要件であると認識しています。50GBバッテリーは、通気性の向上、より強固な筐体構造、そして競争力のある価格設定によって、これらの両方の要件を満たしています。
セル選定だけでは不十分です。バッテリーパックには、適切なBMS（バッテリー管理システム）、筐体、充電器、コネクタ、熱設計、および該当する製品評価も必要です。
6.2 AGVおよびAMR用バッテリーパック
自動搬送車や自律移動ロボットは、倉庫、工場、病院、物流施設などで繰り返し稼働している。
アプリケーションが以下の要件を満たす場合、50GBベースのパックが適しています。
- 長い実行時間
- 中程度の連続電流
- 頻繁な動きと振動
- 大規模なマルチセル構成
- 熱伝播制御を最優先事項とする
- 信頼性の高い圧力解放経路
- 競争力のあるバッテリーパック価格
より高い電流を必要とするロボットの場合、追加の並列セルまたは別のセルファミリーが必要になる場合があります。
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6.3 サービスロボットおよび移動機器
50GBのバッテリーは、サービスロボット、配送ロボット、検査プラットフォーム、およびバッテリーパックがユーザーや貴重な機器の近くで動作する一部の移動機器をサポートできます。
A カスタムロボット用バッテリーソリューション 細胞選択は以下と連携して行うべきである：
- 駆動モータ電流
- 回生充電電流
- 充電頻度
- CANバスまたはRS485通信
- 緊急シャットダウン
- 筐体換気
- パック交換戦略
6.4 大型マルチセルバッテリーパック
50GBの容量は、単一のセルが故障した場合に多くの隣接セルが熱にさらされる可能性がある、大規模な直並列構成においても価値がある。
パック全体のエネルギー量とセル数が増加するにつれて、安全性のメリットはますます重要になる。
50GBモデルの競争力のある価格設定は、メーカーがバッテリーパックのコストを過度に増加させることなく、セルレベルの安全性を向上させるのにも役立ちます。
パート7：Samsung 50Eにはどのアプリケーションが最適か？
7.1 既存の検証済み製品
50Eを使い続ける最大の理由は、多くの場合、設計の継続性にある。
既存の製品には既に以下の機能が含まれている可能性があります。
- 承認済みの機械図面
- 検証済みの溶接パラメータ
- 確立されたBMS制限
- 安全試験完了
- 認証済み充電器互換性
- 承認済みサプライヤー文書
- 医療機器または工業機器のバリデーション完了
セルを変更すると、技術検証、認証更新、またはデバイスの再検証が必要になる場合があります。このような場合、バッテリーシステム全体を再設計するよりも、50Eを使い続ける方が経済的かもしれません。
7.2 携帯型医療機器
軽量な50Eは、高容量かつ中程度の電流を必要とする携帯型医療機器や診断機器に適しています。
潜在的な用途には次のようなものがあります。
- 携帯用酸素濃縮器
- 患者モニター
- 携帯型画像診断装置
- 診断分析装置
- リハビリテーション機器
- 医療カート
セル重量が軽くなれば、多数のセルを使用する場合にデバイスの携帯性が向上する。
詳しく見る Large Powerさん 医療用バッテリーソリューション.
7.3 工業用検査・測定機器
50Eは、以下のような機器で長時間稼働をサポートできます。
- 赤外線カメラ
- 携帯型分光計
- パイプライン検査ツール
- 粒子カウンター
- 携帯型検査機器
- 環境監視装置
これらのデバイスは通常、高い放電電流よりもエネルギー密度と稼働時間を重視する。
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第8部：50GBおよび50EバッテリーパックのBMS要件
どちらのセルも、保護回路のないバッテリーパックとして使用しないでください。
適切に設計された 電池管理システム 以下を提供する必要があります。
- 細胞群電圧モニタリング
- 充電過電圧保護
- 放電低電圧保護
- 充電および放電過電流保護
- 短絡保護
- セルバランシング
- 温度モニタリング
- 充電状態の推定
- 必要に応じて障害ログを記録する
- 必要に応じてCANBus、SMBus、UART、またはRS485通信
セル仕様書には、バッテリーパックまたはシステムが各セルブロックを監視し、過熱、過電圧、過電流状態に対して警告を発する必要があると記載されている。
BMSの動作限界は、電池メーカーが指定する範囲内に収まるべきです。設計者は、絶対最大定格を通常の保護閾値として使用すべきではありません。
モビリティパックの場合、BMSは以下の点も考慮する必要があります。
- 加速電流
- 回生充電
- 充電器の互換性
- コネクタの切断
- 温度勾配
- 細胞の不均衡
- 長期待機電流
- 緊急停止動作
第9部：パックレベルの安全設計は依然として重要である
50GBモデルの安全性向上は、パック設計をオプションにするものではない。
信頼性の高いパッケージデザインは、以下の要素を調和させる必要があります。
- 細胞の真正性とバッチ追跡可能性
- 入荷セルの検査と等級付け
- セル間隔とホルダー設計
- 通気口のクリアランス
- バスバーと溶接設計
- 電気絶縁
- 断熱壁
- BMS保護
- 筐体の強度
- 適用される安全および輸送試験
UL Solutionsは、バッテリーの評価には、セル、モジュール、パックの各レベルでの電気的、機械的、環境的、乱用、火災、および熱伝播試験が含まれる場合があると指摘している。
Large Powerさん CNAS認定試験センター カスタムバッテリーパックプロジェクトにおける標準化された検証およびエンジニアリング妥当性確認をサポートします。
第10部：Samsung 50GBと50E – どちらを選ぶべきか？
選択する サムスン50GB いつ：
- 新規プロジェクトにおいては、総合的に見てコストパフォーマンスに優れた選択肢を求めているはずだ。
- 対象となるアプリケーションは、電動自転車、スクーター、AGV（無人搬送車）、AMR（自律移動ロボット）、またはサービスロボットです。
- 熱伝導と機械的安全性は、主要な懸念事項である。
- このパックには、密集して並んだ多数の細胞が含まれています。
- 必要な容量は約5Ah、放電能力は中程度です。
- 通気性の向上は、わずかな重量増加以上の価値をもたらす。
- 競争力のある価格設定とエンジニアリングリスクの低減は重要である。
選択する サムスン50E いつ：
- この製品は、50E規格を規定する既存の検証済み設計です。
- 細胞の変更は、大幅な再認証または再検証を必要とするだろう。
- 細胞1個あたり約3グラムの重量差は極めて重要である。
- 既存のホルダー、溶接プロセス、BMS、および承認済みのサプライチェーンとの互換性は、セルを変更することよりも重要です。
次の場合は別の細胞ファミリーを選択してください。
- 連続電流は、セルあたり9.8Aを大幅に超える。
- この用途では、高出力パルスを繰り返し照射する必要がある。
- 0℃以下の温度での充電は、バッテリーの加熱を伴わずに行う必要があります。
- このプロジェクトには、大幅に長いサイクル寿命が求められる。
- 当該セルは、必要なアプリケーション認証またはトレーサビリティを備えていません。
パート11：最終的な技術推奨事項
Samsung INR21700-50GBと50Eは、容量、エネルギー効率、電流容量において類似していますが、50GBモデルの方が安全性とコストパフォーマンスの面で優れています。
50Eは、中程度の電力で動作する既存の製品やアプリケーションにとって依然として実用的な製品です。50GBは、同様の電気プラットフォームをベースに、より厚い筐体、より大きな上部通気口、そして底部に追加の通気口を備えています。
また、競争力のあるプロジェクト価格設定も提供しており、新しいモビリティ、ロボット工学、産業機器、その他のマルチセルバッテリーパック設計において、魅力的な第一候補となっている。
新規プロジェクトの場合、 Large Power 一般的には、50GBの認証状況、供給経路、および正確な製造改訂版がアプリケーション要件を満たしている場合に、まず50GBを評価することを推奨します。
最終決定においては、単価だけでなく、より多くの要素を考慮すべきである。エンジニアは、バッテリーパックの総コスト、BMS（バッテリー管理システム）の要件、熱保護、機械設計、認証作業、供給継続性、ライフサイクルリスクなどを比較検討する必要がある。
設計を確定する前に、正確なセル改訂版、承認済みサプライヤー、製造工場、パック構成、BMS制限、認証計画、年間生産量、および現在の見積もりを確認してください。
接触 Large Power または要求する カスタムリチウム電池パックに関するご相談 セル選定、BMS開発、機械的統合、プロトタイピング、テスト、およびOEM/ODM生産向け。
FAQ
Samsung INR21700-50GBは、50Eよりも高出力のセルですか？
いいえ。付属の仕様書には、最大連続放電電流9.8A、非連続放電制限14.7Aと記載されています。50GBの主な利点は、安全性を重視した機械設計とコスト効率の高さです。
50GBと50Eの主な構造上の違いは何ですか？
50GBモデルの比較資料によると、上部通気口面積が76%拡大し、側壁が14%厚くなり、底部に通気口が追加されています。これらの変更により、圧力解放と熱伝導特性が向上しています。
サムスンの50GBモデルは50Eモデルより安いですか？
プロジェクトの価格は、数量、納期、ロット、供給経路、市場状況によって異なります。現在のプロジェクト調達状況においては、50GBモデルは、競争力のある価格設定に加え、安全性の向上と同等の電気的性能を兼ね備えているため、全体的なコスト効率に優れています。
サムスンの50GBセルと50Eセルを1つのバッテリーパックに混在させることはできますか？
いいえ。異なるモデル、改訂版、製造ロット、容量、またはインピーダンスグループを1つのバッテリーパックに混在させないでください。トレーサビリティと電気的特性が一致する、マッチングされたセルを使用してください。
電動自転車のバッテリーには、どちらのセルが適していますか？
50GBモデルは、約5Ahの容量に加え、通気性の向上、機械的安全性、そして競争力のある価格設定を兼ね備えているため、一般的に有力な候補と言えるでしょう。ただし、バッテリーパックの電流、認証、筐体設計、BMS保護機能、充電器との互換性については、別途評価する必要があります。
携帯型医療機器や産業機器には、どちらのバッテリーが適していますか？
新規プロジェクトにおいては、安全性とコストパフォーマンスの面で優れている50GBバッテリーを検討すべきです。一方、既存の検証済み製品や重量に敏感な機器など、バッテリーセルを変更すると大幅な再検証作業が必要となる場合には、50Eバッテリーが引き続き適しています。
50GBのセルを使用すれば、UL 2580認証は保証されますか？
いいえ。サムスンの比較資料では、当該セルがUL 2580関連の評価に対応できると説明されていますが、正確なセル改訂版については確認が必要です。完成したバッテリーパックおよび最終製品には、それぞれ適切な試験を実施する必要があります。
