なぜドローンはLiPoバッテリーを使用するのか

I. リチウムイオン電池とリチウムポリマー電池の概要

1.1 リチウムイオン電池（Li-ion）とは

• 構造とエネルギー密度
リチウムイオン電池は一般的に円筒形または長方形の金属外装を持ち、液体電解質が充填されています。その特徴には以下のものが含まれます：
優れた体積当たりのエネルギー密度（Wh/kg）
高い構造強度と安定性
やや重い重量
LiPoバッテリーと比較して放電能力が低い
高いエネルギー密度を持つため、リチウムイオン電池は以下のような用途で広く使用されています：
ノートパソコン
電気自動車
空中撮影用ドローン
長時間飛行が可能なプラットフォーム

• リチウムイオン電池の主な特徴
高エネルギー密度により、飛行時間が長くなる
充放電サイクル寿命が長い（約300～500回）
同じ容量の場合、よりコスト効率に優れる
化学的により安定しており、操作が安全
放電率が低く、瞬間的な電流供給に制限がある
理想的な対象：
空撮用ドローン、長距離FPV、測量用ドローン、固定翼ドローン。

1.2 リチウムポリマー電池（LiPo）とは

• 構造と柔軟性
LiPo電池はゲル状のポリマー電解質と柔らかいポーチ型パッケージを採用しており、次のような大きな利点がある：
超軽量
サイズが柔軟で簡単にカスタマイズ可能
内部抵抗が低い
非常に高い放電レート（25C–150C）
したがって、LiPoバッテリーが主流である：
Fpv レーシングドローン
フリースタイルドローン
ラジコン飛行機

• LiPoの主な特徴
極めて優れた放電能力
低内部抵抗で、電圧安定性に優れる
軽量で、形状が柔軟
エネルギー密度が低い
寿命が短く、膨張しやすい
理想的な対象：
高性能で応答性の高いドローン用途。

1.3 リチウムイオン電池とLiPo電池の主な違い

• エネルギー密度と重量の比較
表1 — リチウムイオン電池 vs LiPo電池 概要

リチウムイオン電池 = 「より長く飛行」
LiPo = 「より強く、より速く飛行」
• 放電レートと飛行性能
表2 — 放電レートの比較

LiPoの極めて高い放電能力が、レーシングドローンがLi-ionを使用できない主な理由である。

II. Li-ionおよびLiPoバッテリーの寿命

2.1 充放電サイクルの比較

• Li-ionの寿命性能
300～500サイクル
保存劣化に対する強い耐性
膨張しにくい
低〜中程度の放電時における容量低下が遅い
LiPoよりも全体的に長い寿命

• LiPoの寿命性能
150～300サイクル（使用強度により変動）
大電流での放電は劣化を加速する
膨張しやすい
充電／保管条件が厳しい
高性能 → 寿命が短くなる傾向

2.2 バッテリー寿命に影響を与える主な要因

• 充電および放電の習慣
過充電を避ける（最大4.2V/セル）
過放電を避ける（3.3V/セル以下にならないようにする）
バランス充電は必須です
保管電圧は3.75～3.85V/セル
過放電はLiPoにとって特に有害です。

• 環境条件
高温は劣化／膨張を促進します
低温は放電能力を低下させます
長期的な満充電または完全放電は劣化を増加させます
LiPoバッテリーは環境条件に対してより敏感です。

III. ドローンの性能に関連する要因

3.1 エネルギー密度と飛行時間

• 耐久性への影響
エネルギー密度が高い → 飛行時間の延長
Li-ion：最も優れた耐久性
LiPo：高出力だが使用時間は短め
したがって、長距離飛行用のドローンは通常Li-ionを採用します。

• どちらのバッテリーがより長い飛行時間を提供するか？
優勝：リチウムイオンバッテリー
最も適している用途：
空中撮影
測量
長距離FPV
固定翼ドローン
LiPoは短時間で高出力の飛行に適しています。

3.2 放電能力と出力パワー

• 高性能飛行のニーズ
レーシングドローンに必要な要素：
急速な加速
ロール、フリップ、急旋回
高速ダイブ
即応性の高いスロットルレスポンス
LiPoバッテリーは強力な瞬間電流を供給します。

• レース用ドローンにおけるLi-ionとLiPoの比較
表3 — レース性能比較

レース用ドローンはLiPoバッテリーを使用しなければなりません。

3.3 重量とサイズの影響

• 重量と飛行性能
軽量なドローンの利点：
加速が速い
機動性が高い
モーター効率が良い
LiPoのソフトパック設計 → 重量を重視するドローンに最適。

• 小型ドローンにおける利点
LiPoは以下の形状にできる：
薄型ポーチ型
正方形／長方形セル
カスタムサイズ
任意の直列／並列接続構成
マイクロドローンおよびコンパクトなFPV構成に最適です。

IV. リチウムイオンおよびLiPoバッテリーの安全性

4.1 一般的なリスク分析

• リチウムイオン電池のリスク
内部短絡
熱力流出
高温環境への暴露
物理的ダメージ
誤った充電

• 金属外装 → 保護性を高める。

• LiPo電池のリスク
LiPo電池の柔らかいパウチはより壊れやすい：
膨張しやすい
圧縮・貫通に対して敏感
過充電＝火災の危険
熱暴走のリスクが高い
LiPoはより慎重な取り扱いが必要です。

4.2 安全上の注意事項

• 適切な充電と保管
バランス充電器を使用してください
セルあたり4.2Vを超えないでください
保管電圧は約3.8V
防火対応のLiPoバッグを使用してください
充電中に絶対に放置しないでください

• 日常のメンテナンス
各飛行の前に膨張を点検してください
落下や圧壊を避けてください
充電前にバッテリーを冷ましてください
損傷している場合は使用を中止してください
リチウムイオンとLiPoのどちらも、適切な取り扱いをすれば安全に使用できます。

V. ドローンに適したバッテリーの選び方

5.1 レーシングドローンに最適 — LiPoが優れている理由

レーシングドローンに必要な要素：
非常に高い瞬時出力
高速な電圧応答
極めて軽量
自由な形状
LiPoはすべての要件を満たす→FPVの業界標準。

5.2 空中撮影に最適—なぜLi-ionが理想的なのか

空中撮影に必要な要素：
長時間飛行
安定した出力電圧
連続電流の低さ
Li-ionが提供するもの：
より長い航続時間
より長い寿命
より安定した性能
多くのプロフェッショナル向けドローン（例：DJI）は、Li-ionまたはハイブリッドLiPo-HVシステムを使用しています。

5.3 性能と寿命のバランスを取る

以下の場合はLiPoを選択してください：
高出力
迅速なスロットル応答
最大限の機動性
レースまたはフリースタイル
以下の場合はリチウムイオン電池を選択してください：
より長い飛行時間
長距離巡航
効率的な低電力運転
空中写真撮影／産業用途のミッション

最終結論：なぜドローンではLiPoバッテリーが一般的に使用されるのか？
LiPoバッテリーがドローン用途で主流な理由は以下の通りです：
極めて高い放電率
軽量構造
内部抵抗が低い
強力な瞬時出力
高機動性飛行に適している
Li-ionパックはより長い持続時間と寿命を提供しますが、レースやフリースタイル飛行に必要な瞬間的な電流を供給できないため、FPVドローンにおいてLiPoは不可欠です。

説明： ドローンは軽量で、非常に高い放電率を提供し、急速な加速と機動性のための強力なバースト出力を得られるため、LiPoバッテリーを使用しています。LiPoセルは内部抵抗が低く、電圧応答が速いため、FPVレースや高性能ドローン用途に最適です。