SOC- OCV曲線

198 🖱電池の内部抵抗とSOC- OCV曲線( 電気量と電圧と静電容量と電気エネルギー の関係)

下記の制御スライダーをドラッグしてコンデンサと電池の特性の違いをみてみましょう。

制御と結果
SOC 0
内部抵抗 0
電流 0
電圧 V / V 0
静電容量 C/F 0

電池の内部抵抗とSOC- OCV曲線

  1 198 🖱 電池の内部抵抗とSOC- OCV曲線
©K.Tachibana

電池の内部抵抗 が大きくなると、カットオフ電圧に到達する時間が短くなり、電池の容量が小さくなります。 電池の内部抵抗 は、溶液抵抗( 抵抗過電圧)と接触抵抗からなります。 接触抵抗は、オーミックコンタクトでは、固体間接触の集中抵抗からなり、 またショットキーコンタクトでは、反応抵抗( 活性化過電圧)や皮膜抵抗となります。 SOCの推定に使われます。


酸化体の活量と電位

00.10.20.30.40.50.60.70.80.910.90.80.70.6 酸化体の 活量 電位 E / V vs. NHE
  2 酸化還元系の電位

酸化体が多いほど、酸化力(電位)が上がります。 電位は、ネルンストの式で説明されます。

電池の 放電曲線S字 を描くのは、そのためです。


SOC-OCV曲線

  3 SOC-OCV曲線
python (colab)→ pngsvghtml

電池の起電力は、充電率(State of charge、SOC) 1 ) によって変化します。 電池の過電圧も、充電率で変化します。また過電圧は、放電か、充電か、その方向でも変化します。

組電池 の電圧も、同様です。


  1   リチウムイオン電池 充放電の上限電圧と下限電圧の例
電圧 内容
危険 5.00 安全弁解放
4.25 保護回路作動電圧
注意 4.20 使用上限電圧
適性 4.15 カットオフ上限電圧
3.30 カットオフ下限電圧
注意 3.00 使用下限電圧
危険 2.40 保護回路作動電圧
🖱 電池の内部抵抗と充放電曲線

充電や放電での電池管理(BMS)では、 カットオフ電圧の検知が大切です。 カットオフ電圧が0.01V違うと、副反応のリスクが急激に増大します。 特に ADCの精度が低いと危険です。 電池の内部抵抗は、 正極、負極、電解質の 過電圧によります。

2 )


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電流と電圧と電気抵抗の関係
©K.Tachibana
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52255/_02/VoltageCurrent.asp

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電池の充放電曲線
©K.Tachibana
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52255/_13/ChargeDischarge.asp
電池とエネルギー

均一固相反応(S字)と二相(L字)反応

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均一固相反応(S字)と二相(L字)反応
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正極活物質の反応は、 大きく均一固相反応と二相反応に分類されます。 MnO2やLCOは、均一固相反応と言えます。NiOOHやLFOは二相反応と言えます。 均一固相反応の放電曲線はS字型を描き、二相反応の放電曲線はL字型を描きます。 放電深さにおける起電力はネルンストの式で議論でいます。 バッテリーマネジメント の立場から言うと、S字型の放電曲線は、電圧だけで 残量管理ができるメリットがあります。 しかし負荷からすれば電池の電圧が変動してしまうデメリットもあります。


参考文献



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