리튬 배터리의 전압 대 용량: 차이점은 무엇입니까?

GEB에서는 매일 실제 응용 분야에 사용할 리튬 배터리를 제작합니다.- 고객들은 왜 배터리가 한 순간에 3.8V를 읽고 부하가 걸리면 배터리가 아직 많이 남아 있는데도 빠르게 떨어지는 이유를 자주 묻습니다. 혼란은 거의 항상 같은 문제로 귀결됩니다.전압과 용량.

이 두 숫자는 완전히 다른 내용을 설명하지만 함께 작용하여 배터리가 실제로 수행할 수 있는 작업량을 결정합니다. 리튬 배터리를 선택하거나 사용할 때 더 나은 결정을 내릴 수 있도록 명확하게 분류해 보겠습니다.

전압과 용량이 실제로 의미하는 것

전압셀의 양극 단자와 음극 단자 사이의 전기적 압력 차이입니다. 이는 배터리가 회로를 통해 전자를 얼마나 강하게 밀어낼 수 있는지를 알려줍니다. 실제로 우리는 세 가지 중요한 전압 값에 대해 이야기합니다.

• 공칭 전압(평균 작동 전압, 예: LiFePO4의 경우 3.2V 또는 NMC의 경우 3.7V)
• 충전 차단-전압(대부분의 리튬{1}}이온 셀의 경우 일반적으로 4.2V)
• 방전 차단-전압(일반적으로 화학에 따라 3.0V 또는 2.5V)

용량반면, 배터리가 제공할 수 있는 총 충전량을 암페어{0}}시간(Ah) 또는 밀리암페어{1}}시간(mAh)으로 측정합니다. 100Ah 배터리는 이론적으로 방전되기 전까지 1시간 동안 100암페어, 10시간 동안 10암페어를 공급할 수 있습니다.

실제 사용 가능한 에너지는 다음 두 가지를 결합하여 얻을 수 있습니다.

에너지(Wh)=전압 × 용량

예를 들어, 48V 100Ah 배터리 팩은 4.8kWh의 에너지를 저장합니다. 이는 실제로 태양광 시스템, 지게차 또는 전동 공구가 얼마나 오랫동안 작동할 수 있는지 알려주는 숫자입니다.

많은 사람들은 멀티미터의 전압만 보고 배터리가 3.7V 아래로 떨어지면 배터리가 거의 방전되었다고 생각합니다. 실제로 이러한 판독값은 부하 및 화학적 성질에 따라 배터리 용량이 여전히 40~60% 남아 있음을 의미하는 경우가 많습니다.

전압과 용량의 관계

전압 및 용량독립적이지 않습니다. 배터리가 저장된 전하를 방출함에 따라 측정하는 전압이 변경됩니다. 이 관계는 전극 사이의 리튬 이온 이동과 그에 따른 화학 전위에 의해 결정됩니다.

간단히 말해서 배터리가 방전되면 리튬 이온이 양극을 떠나 음극으로 이동합니다. 측정 가능한개방{0}}회로 전압(OCV)두 전극의 전위차입니다. 리튬 이온의 농도가 이동함에 따라 전압은 점차 감소합니다.

그러나 이 하락은 거의 선형이 아닙니다. 대부분의 용량은 상대적으로 평탄한 기간 동안 전달됩니다."전압 플랫폼." 플랫폼이 종료되면 전압은 차단 지점을 향해 급격하게 떨어집니다.-이 비선형 동작은 바로 이 비선형 동작이전압만남은 런타임을 추정하는 것은 실수로 이어집니다.

GEB에서는 팩을 테스트할 때마다 이것을 봅니다. 셀은 정격의 대부분을 제공하면서 오랫동안 3.65V에서 편안하게 유지될 수 있습니다.용량.

방전 곡선 이해

그만큼방전 곡선용량이 모두 소모됨에 따라 전압이 어떻게 동작하는지 정확하게 보여줍니다. 일반적인 리튬 배터리 곡선에는 세 가지 단계가 있습니다.

완전 충전 전압에서 초기 강하

대부분의 용량이 전달되는 길고 상대적으로 평평한 플랫폼

전압이 빠르게 떨어지면서 끝 부분에 날카로운 무릎이 생겨-차단됩니다.

여기에 실용적인전압 대 SOC 테이블다양한 조건(25도에서 측정)의 표준 NMC 셀의 경우:

부하 상태의 전압이 항상 개방 회로 전압보다 낮다는 점에 유의하세요.- 방전 전류가 높을수록 내부 저항과 분극 효과로 인해 전압 강하가 커집니다.

일상적인 사용에서 여러 요인이 이 곡선을 이동시킵니다.

• 더 높은 C-rate → 더 빠르고 더 깊은 전압 강하
• 낮은 온도 → 전압 감소 및 사용 가능용량
• 충전-주기 증가 → 플랫폼이 점차 낮아지고 평평해지는 현상이 줄어듭니다.

이것이 동일한 전압에서 한 번 8시간 동안 작동한 배터리가 500회 사이클 후에 6시간만 지속되는 이유입니다.

LiFePO4와 NMC: 매우 다른 전압 및 용량 동작

당신이 선택한 화학은전압-용량 관계극적으로.

LiFePO4(LFP)셀은 극도로 평탄한 공칭 3.2V에서 작동합니다.배출 플랫폼. 대부분의 용량에서 전압은 대략 3.3V~3.0V 사이에서 매우 안정적으로 유지됩니다. 이러한 평탄성은 실제 애플리케이션에서 더 예측 가능한 런타임과 더 나은 가용 용량을 제공합니다. LFP는 태양 에너지 저장, 해양 시스템 및 긴 수명과 안전이 가장 중요한 모든 곳에서 선호되는 선택입니다.

NMC셀은 공칭 3.6~3.7V에서 작동하며 더 높은 에너지 밀도를 제공합니다. 그들의방전 곡선눈에 띄는 기울기가 있는데, 이는 용량이 사용됨에 따라 전압이 더욱 꾸준히 떨어지는 것을 의미합니다. 따라서 NMC는 다음과 같이 높은 전력 출력이나 소형 크기가 필요한 애플리케이션에 더 적합합니다.전동 공구s, 드론 및 특정 EV 팩.

다음은-비교-한 내용입니다.

GEB에서는 두 가지 화학 물질을 모두 생산하며 고객이 안정적으로 장기간 전력을 필요로 할 때 LFP를 권장하는 경우가 많으며, 무게와 전력 밀도가 최우선 사항일 경우 NMC{1}} 기반 팩을 제안합니다.

실제 사용을 위한 실제적 의미

전압부하에 따른 처짐, 온도 영향 및 노후화는 모두 실제로 추출할 수 있는 용량에 영향을 미칩니다.

A 48V 시스템동일한 전력 출력에 대해 24V 또는 12V에 비해 확실한 이점이 있습니다. 전류가 절반으로 줄어들기 때문에 I²R 손실은 크게 - 30~40% 정도 감소합니다. 충전도 더 빨리 완료되고 배선도 더 얇아질 수 있습니다. 더 큰 에너지 저장 또는 동력의 경우 더 높은 전압으로 이동하면 거의 항상 효율성이 향상됩니다.

보관상태도 중요합니다. 리튬 배터리를 40~60%로 유지하는 것이 좋습니다.SOC장기 보관용- 대부분의 GEB 셀은 약 50% 충전 상태로 배송됩니다. 왜냐하면 이 수준은 1년 후에도 98% 이상의 복구를 유지하면서 달력 노후화를 최소화하는 데 가장 적합한 것으로 입증되었기 때문입니다.

부하가 걸린 상태에서는 전압만으로 남은 용량을 판단하지 마십시오. 대략적인 추정이 필요한 경우 항상 배터리를 몇 분 동안 그대로 두고 OCV를 측정하십시오. 현대의BMS 장치훨씬 더 정확한 측정을 위해 전압, 전류 적분(쿨롱 계산) 및 온도 데이터를 결합합니다.SOC독서.

최종 생각

전압힘을 말해줍니다.용량사용 가능한 총 요금을 알려줍니다. 실제 성능은 특정 부하, 온도 및 듀티 사이클에서 이 두 가지가 어떻게 상호 작용하는지에 따라 결정됩니다.

사이의 균형을 올바르게 맞추는 것전압 플랫폼, 총 용량, 화학은 좋은 배터리와 현장에서 성능이 떨어지는 배터리를 구분하는 요소입니다. GEB에서는 셀이 수백 또는 수천 사이클에 걸쳐 일관된 전압 동작과 안정적인 용량을 제공할 수 있도록 전극 비율, 전압 창 및 재료 선택을 최적화하는 데 상당한 시간을 소비합니다.

새로운 시스템을 설계하거나 배터리 옵션을 평가하는 경우 언제든지 문의해 주세요. 전압 요구 사항, 예상 런타임 및 작동 조건을 알려주십시오. 단순히 헤드라인 사양을 충족하는 것이 아니라 귀하의 응용 분야에 실제로 일치하는 올바른 화학 및 팩 구성을 추천해 드릴 수 있습니다.