Wh容量、SOC-OCV曲線、充放電曲線

Wh容量、SOC-OCV曲線、充放電曲線とは?

 

こちらのページでは電池の基礎的な用語である

 

・Wh容量(ワット時定格量)

 

・SOC-OCV曲線

 

・電池の充放電曲線

 

について解説しています。

 

 

Wh容量

単位がmAhやAhで表記される容量(mAh、Ah)についてはこちらで解説しています。

 

Wh容量とは、出力Wをベースで考えた場合の容量のことを示します。

 

つまり、ある電池に対して標準的な試験(各会社ごとに規定:例えば25℃において1Cでの放電時)を
行った場合、どれだけの仕事量が取り出せるかを示す指標です。

 

電池を求めるメーカ−や消費者によりAh容量とWh容量のどちらの容量をより重視するかが変わります。

 

もちろんどちらも重要で、各々に特定の要求値を求める場合もあるでしょう。

 

 

次にWhという単位について考えましょう。

 

Wh(仕事量)=W(仕事率つまり出力)×h(時間)で表されます
(また、W(仕事率つまり出力)=A(電流値)×V(作動電圧)で算出されます)。

 

つまり1Wh=1Wで1hの仕事をした時や0.5Wで2時間仕事した時の仕事量のことを示します。

 

実際の電池のWh容量を求めたい場合は、縦軸にW、横軸にh(時間)をとり、図積分すること で値を求めることが出来ます。

 

また、このWh容量を電池や組電池の質量で割ったものが質量エネルギ−密度であり、体積で割ったものを体積エネルギー密度と呼び、これらも電池の性能を表すパラメータの一つです。

 

 

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SOC-OCV曲線

SOC-OCV曲線とは、ある電池において横軸にSOC、縦軸に電池のOCV(開放状態での端子電圧:電流をかけていない時の電圧)をプロットした曲線のことです。

 

この曲線が測定してあれば、電池の開放電圧をテスター等で測定することでおおよそのSOCを知ることが出来ます。

 

SOC-OCV曲線は使用する正・負極の活物質や正・負極のバランスにより変化します。
(物質の結晶構造等のパラメータにより、形が平坦になったり、段が付いたりします)

 

これは、開放状態での端子電圧は、開放状態での正極電位と負極電位の差であり、正・負極の活物質や対向容量のバランスでその値は変化するためです。

 

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電池の充放電曲線

充放電曲線はある電池において充放電時の放電容量や充電電気量、時間等を横軸に取り、
電圧や温度等を縦軸に取った曲線のことです。

 

SOC-OCVカーブや電池の内部抵抗により(パラメータとして、外部温度や電流値、電池の正・負極の活物質や電極構造等があります)充放電曲線は変化します。

 

充放電曲線から電池の内部抵抗の比較や通電電流の限界値等を知ることが出来ます。

 

また、電池だけでなく、ビーカーセルを用いた溶液系での三電極法により正極のみや負極のみといった片側の電極の充放電試験を行い、片方の極のみの参照極に対する充放電曲線を得ることもできます。

 

正極材料としては、コバルト酸リチウムマンガン酸リチウムリン酸鉄リチウムなどが代表的であり、詳細の充放電曲線は各々ページで記載しています。

 

同様に、負極材料としては黒鉛チタン酸リチウムなどが代表的であり、詳細の充放電曲線は各々ページで記載しています。

 

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