公称電圧とは?作動電圧との関係性

公称電圧とは?作動電圧との関係性

 

こちらのページでは電池の基礎的な用語である

 

・公称電圧とは?作動電圧との関係性

 

というテーマで解説しています。

 

 

公称電圧とは?作動電圧との関係性

 

公称電圧とは、ある電池に対して一般的な条件下において放電した場合の平均作動電圧のことを指します。

 

ここで一般的な条件とは、厳密には電池の開発メーカー様により異なりますが室温程度(25℃付近)にて、レートが1CSOC100%(満充電状態)から放電終止電圧する(つまりDOD100%)といった条件などが挙げられます。

 

上記等の条件にて放電した際の放電曲線から平均作動電圧を算出しますと平均作動電圧が算出されます。

 

例えば以下のような放電のデータがあったとします(架空のデータですが、正極にコバルト酸リチウム負極に黒鉛を使用した場合の一般的な放電試験の結果であるとします)

 

(データ中の電圧とは実際の電池端子間の作動電圧のことを表します。)

 

 

 

上記例では、サンプリング間隔が長すぎであり2.5分に1プロットとなっているため、もう少しサンプリング間隔を縮めた方が良いですが、このデータをもとに平均作動電圧を算出する場合は単純にすべての時間における電圧の平均と算出するだけです。

 

上記例では3.725Vが平均作動電圧となります。

 

(逆にサンプリング間隔が多過ぎる場合は こちらのExcel関数を使用せずに間引く方法を用いて間引きましょう)

 

ちなみに公称容量とは、一般的な条件で行った場合の放電容量のことを指しますが、実測データの放電容量の3σの下限値(平均値-3×標準偏差)よりも小さい値にし、性能にバラつきがでて容量の低い電池を出荷した場合でも公称容量以上の性能が出るような値に設定することが一般的です。

 

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各材料使用の電池の公称電圧の一般的な値

公称電圧は、電池構成部材である正極活物質や負極活物質の種類や内部抵抗により大きく変化します。

 

つまり、活物質の種類でSOC-OCV曲線が変化し、内部抵抗により放電時や充電時の過電圧分の電圧の下がり、上がりがあるといった具合です。

 

・正極にコバルト酸リチウム、負極に黒鉛使用電池では、一般的に公称電圧は3.7V程度となります。

 

・正極にマンガン酸酸リチウム、負極に黒鉛使用電池では、一般的に公称電圧は3.7V程度となります。

 

・正極にリン酸鉄リチウム、負極に黒鉛使用電池では、一般的に公称電圧は3.2V程度となります。

 

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