リチウムイオン電池の主なパラメータの簡単な分析

主なパラメータインデックス

リチウムイオン電池は、高エネルギー密度、高変換効率、長いサイクル寿命、メモリー効果なし、充電および放電遅延なし、低い自己放電率、広い動作温度範囲、および環境への配慮という利点を備えているため、電気エネルギー。さまざまな分野で広く使用されています。

一般的に、リチウムイオン電池を使用する場合、その性能を測定する際の主要な要素として、いくつかの技術的指標に注意を払います。では、必要なときに特別な注意を払う必要がある指標はどれですか？

容量

これは誰もが気にするパラメータです。スマートフォンは長い間人気がありました。スマートフォンを使うとき、一番気になるのは電池残量が少なく、頻繁に充電する必要があり、充電場所が見つからないこともあります。初期機能の機械は、通常の使用では、フル充電バッテリーは3〜5日間耐えることができ、一部の製品は7日以上も耐えることができます。しかし、スマートフォンの時代では、待機時間はひどいものです。これの最も重要な理由の1つは、携帯電話の消費電力がますます大きくなっている一方で、バッテリーの容量が比例して増加していないことです。

容量の単位は通常「mAh」（mAh）または「Ah」（Ah）であり、使用時の定格容量と実際の容量には差があります。定格容量とは、完全に充電されたリチウムイオン電池が、特定の放電率（Cレート）でカットオフ電圧まで放電されたときに、実験室の条件下（好ましい温度と湿度）で提供できる電気の総量を指します。実際の容量は、一般に、温度、湿度、充放電率などに直接関係する定格容量とは異なります。一般に、実際の容量は定格容量よりも小さく、場合によっては定格容量よりも小さくなります。たとえば、北の冬に携帯電話を屋外で使用すると、バッテリーの容量が急激に低下します。

2.エネルギー密度

エネルギー密度とは、バッテリーの単位体積または単位重量、つまり貯蔵および放出できる電気の量を指します。単位には、重量比エネルギーと体積比エネルギーをそれぞれ表すWh / kg、Wh / Lの2種類があります。ここでの電気量は、上記の容量（Ah）と動作電圧（V）の積分です。適用すると、エネルギー密度の指標は容量よりも有益です。

現在のリチウムイオン電池技術では、達成可能なエネルギー密度レベルは約100〜200Wh / kgと比較的低く、多くの用途でリチウムイオン電池用途のボトルネックとなっています。この問題は、電気自動車の分野でも発生します。サイズと重量が厳しく制限されている場合、バッテリーのエネルギー密度が電気自動車の単一の最大走行距離を決定するため、電気自動車が500の単一走行距離を走行する必要がある場合、「走行距離不安」という固有の用語が表示されます。キロメートル（従来の燃料自動車と比較して）、バッテリーユニットのエネルギー密度は300Wh / kg以上に達する必要があります。

リチウムイオン電池のエネルギー密度の増加は遅いプロセスであり、集積回路業界のムーアの法則よりもはるかに低く、電子製品の性能に違いをもたらし、電池のエネルギー密度を増加させます。展開します。

3.充電および放電率

このインジケータは、リチウムイオン電池の連続電流とピーク電流に影響を与えます。単位は通常C（C-rateの略）で、1 / 10C、1 / 5C、1C、5C、10Cなどです。レートインジケーターの具体的な意味を説明するために例を挙げてください。バッテリーの定格容量は10Ahです。定格充放電率が1Cの場合、このタイプのバッテリーは、充電または放電するためのカットオフ電圧である10Aの電流で繰り返し充電および放電できることを意味します。最大放電速度が10C @ 10s、最大充電速度が5C @ 10sの場合、バッテリーは100Aの電流で10秒間、50Aの電流で10秒間放電できます。

リチウムイオン電池の連続電力とピーク電力は、充放電率に対応する電流値に動作電圧を乗じることで得られます。充電および放電率インジケータの定義が詳細であるほど、使用の指針となる重要性が高くなります。特に、電気自動車の電源であるリチウムイオン電池は、リチウムイオン電池が妥当な範囲で使用されるように、さまざまな温度条件下で連続およびパルスレートインジケータを指定する必要があります。

4.電圧

リチウムイオン電池の電圧には、開回路電圧、動作電圧、充電遮断電圧、放電遮断電圧などのパラメータがあります。この記事では、それらを個別に説明するのではなく、説明に重点を置いています。

開回路電圧は、その名前が示すように、外部負荷または電源がバッテリーに接続されておらず、バッテリーの正端子と負端子の間の電位差が測定されることです。これはバッテリーの開回路電圧です。

動作電圧は、動作状態にあるバッテリーの外部負荷または電源です。電流が流れると、正極と負極の電位差が測定されます。一般に、バッテリーの内部抵抗により、放電状態での動作電圧は開回路電圧よりも低く、充電中の動作電圧は開回路電圧よりも高くなります。

充電/放電カットオフ電圧は、バッテリーで許容される最大および最小の動作電圧です。この制限を超えると、バッテリーに不可逆的な損傷が発生し、バッテリーのパフォーマンスが低下し、ひどい場合には、火災や爆発が発生することもあります。

バッテリーの開回路電圧と動作電圧は、バッテリーの容量と一定の対応関係があります。

5.平均余命

リチウムイオン電池の寿命は、使用や保管に伴って徐々に短くなり、より明白な性能を発揮します。まだスマートフォンを例にとると、携帯電話を一定期間使用した後、携帯電話のバッテリーが「耐久性がない」ことは明らかです。 1日1回の請求のみで、1日2回の請求が必要になる場合があります。これは、実施形態を減少させている電池寿命である。

リチウムイオン電池の寿命は、サイクル寿命とカレンダー寿命の2つのパラメータに分けられます。サイクル寿命は、一般に、バッテリーを充電および放電するためにサイクルできる回数を特徴付ける回数で表されます。もちろん、ここには条件があります。一般に、理想的な温度と湿度の下では、充電と放電の深さ（100％DODまたは80％DOD）は定格充電と放電電流で実行され、バッテリー容量は定格容量の80％に減少します。経験したサイクル数。

カレンダーライフの定義はもっと複雑です。バッテリーは常に充電および放電することはできません。収納と棚があります。常に理想的な環境条件であるとは限りません。さまざまな温度と湿度の条件が発生します。充放電率も時々変化するため、実際の耐用年数はシミュレーションとテストが必要です。簡単に言えば、カレンダーの寿命は、特定の環境条件下でのバッテリーの寿命と、周囲条件下での寿命の終わりの条件（容量が80％に低下するなど）です。カレンダーの寿命は、特定の使用要件と密接に関連しています。通常、特定の使用条件、環境条件、保管間隔などを指定する必要があります。

カレンダーの寿命はサイクルの寿命よりも実用的ですが、カレンダーの寿命の計算は非常に複雑で時間がかかりすぎるため、平均的なバッテリーメーカーはサイクルの寿命に関するデータしか提供していません。カレンダーの寿命に関するデータを取得する必要がある場合は、通常、追加料金を支払って長時間待つ必要があります。

6.内部抵抗

リチウムイオン電池の内部抵抗とは、動作中に電池内部に電流が流れる抵抗のことです。これには、オーム内部抵抗と分極内部抵抗が含まれます。分極内部抵抗には、電気化学的分極内部抵抗と濃度差内部抵抗が含まれます。

オーミック内部抵抗は、電極材料、電解質、ダイアフラム抵抗、および各部品の接触抵抗で構成されます。分極内部抵抗とは、電気化学分極および濃度分極によって引き起こされる抵抗を含む、電気化学反応中の分極によって引き起こされる抵抗を指します。

内部抵抗の単位は一般にミリオーム（mΩ）であり、内部抵抗が大きい電池は、内部消費電力が大きく、充放電時の発熱が激しいため、リチウムイオン電池の経年劣化や寿命の低下が加速し、大きな制限もあります。拡大、充電および放電アプリケーション。したがって、内部抵抗が小さいほど、リチウムイオン電池の寿命とレート性能が向上します。

7.自己放電

バッテリーを置くと、容量が減少します。容量が低下する速度は自己放電速度と呼ばれ、通常はパーセンテージで表されます：％/月。

自己放電は私たちが見たくないものです。完全に充電されたバッテリーは、数か月間は電力が大幅に低下するため、リチウムイオンバッテリーの自己放電率は可能な限り低くなることを期待しています。

ここでは特別な注意を払う必要があります。リチウムイオン電池の自己放電によって電池が過放電されると、通常、その影響は元に戻せません。充電してもバッテリーの使用可能容量が大幅に失われ、寿命が急激に短くなります。したがって、未使用のリチウムイオン電池を長期間使用する場合は、定期的に充電することを忘れないでください。自己放電による過放電を防ぐため、性能に大きな影響があります。

8.動作温度範囲

リチウムイオン電池の内部化学物質の特性により、リチウムイオン電池の動作温度範囲は妥当です（一般的なデータは-40°Cから60°Cの間です）。妥当な範囲外であれば、リチウムイオン電池の性能に大きな影響を与えます。

材料の異なるリチウムイオン電池は、動作温度範囲が異なり、高温性能が優れているものもあれば、低温条件に適応できるものもあります。リチウムイオン電池の動作電圧、容量、充電および放電率、およびその他のパラメータは、温度によって大幅に変化します。高温または低温を長期間使用すると、リチウムイオン電池の寿命も長くなります。したがって、適切な動作温度範囲を作成するための努力は、リチウムイオン電池の性能を最大化するでしょう。

使用温度の制限に加えて、リチウムイオン電池の保管温度も厳しく制限されています。長期の高温または低温保管は、バッテリーの性能に不可逆的な影響を及ぼします。

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