1. 리튬 이온 배터리의 전압 해상도
(1) 개방 회로 전압 : 리튬 이온 배터리가 작동 상태가 아닌 경우 리튬 이온 배터리의 전압을 나타냅니다. 이 상태에서는 배터리 내부에 전류가 흐르지 않으며 전압은 양극과 음극 사이의 전위차로 표시됩니다. 배터리가 완전히 충전되면 개방 회로 전압은 일반적으로 약 3.7V이며 경우에 따라 3.8V만큼 높을 수 있습니다.
(2) 작동 전압 : 개방 회로 전압과 비교하여 작동 상태의 리튬 이온 배터리 전압입니다. 현재 배터리를 통해 전류가 흐르고 있으며, 전류가 통과하면 내부 저항으로 방해가되므로 작동 전압은 완전히 충전 될 때 개방 회로 전압보다 항상 낮습니다.
(3) 종결 전압 : 즉, 배터리가 특정 전압 값으로 배출 된 후에도 배터리가 계속 방전되지 않아야하는 임계 전압. 이 전압 값은 리튬 이온 배터리의 자체 구조에 의해 결정되며 보호 플레이트의 동작 하에서 배터리 전압은 일반적으로 방전이 종료 될 때 약 2.95V에서 안정화됩니다.
(4) 표준 전압 : 원리 수준에서 표준 전압은 정격 전압으로도 알려져 있으며, 이는 배터리의 양성 및 음성 전극 재료의 화학적 반응에 의해 생성 된 전위차의 표준 값입니다. 리튬 이온 배터리의 정격 전압은 3.7V이며, 이는 표준 전압이 실제로 표준 상태의 작동 전압임을 보여줍니다.
앞에서 언급 한 4 개의 리튬 이온 배터리 전압에서 판단하면 작업 상태에 관여하는 전압은 표준 전압 및 작동 전압입니다. 작동 상태가 아닌 경우, 전압은 개방 회로 전압 및 종료 전압으로 반사됩니다. 리튬 이온 배터리의 화학이 반복 될 수 있으므로 배터리 전압이 종료 전압으로 떨어질 때 즉시 충전해야합니다. 오랫동안 청구되지 않으면 배터리 수명이 크게 감소하고 심한 경우에는 폐기 될 수도 있습니다.
전체 배출 공정에서 리튬 이온 배터리의 전압 곡선은 3 단계로 나눌 수 있습니다.
2. 리튬 배터리의 전압은 배터리의 양극 및 음극 재료의 전극 전위와 밀접한 관련이 있습니다.
리튬 배터리의 전압은 주로 다음과 같은 이유로 재료에 따라 다릅니다.
(1) 전극 재료의 화학적 특성의 영향
리튬 배터리의 충전 및 배출 공정은 본질적으로 양극과 음극 사이에서 이동하는 리튬 이온의 공정이며, 전극 재료의 화학적 특성은 배터리 전압을 결정하는 핵심 인자이다. 공통 캐소드 재료를 예로 들어, 리튬 코발트 산화 코발트 (licool)의 코발트 요소는 높은 산화 환원 전위를 가지므로 작동 할 때 리튬 이온과 출력 전자를 더 쉽게 방출 할 수 있습니다. 흑연 양극과 쌍을 이루면 결과 배터리 전압이 약 3.7V에 도달 할 수 있습니다. 리튬 철산염 (LifePo₄) 캐소드 재료는 철의 산화 환원 전위가 코발트보다 낮기 때문에 흑연 양극으로 구성된 배터리의 전압은 일반적으로 약 3.2V에서 안정적입니다. 이 전압 차이의 근본 원인은 다른 원소의 전자 구름의 분포와 화학 구조의 차이에 있으며, 이는 전자를 얻고 잃어 버리고 리튬 이온을 방출하는 능력의 차이를 초래합니다.
(2) 결정 구조 차이로 인한 전압 변화
리튬 배터리 전압에 대한 재료의 결정 구조의 영향도 마찬가지로 중요합니다. 3 배의 재료 (Li (Nicomn) O₂)는 전형적인 대표자이며, 니켈, 코발트 및 망간의 세 가지 요소는 상승 작용을 통해 재료의 결정 구조를 최적화하므로 리튬 이온의 확산 경로가 더 매끄럽고 삽입 및 탈출 과정이 더 매끄 럽습니다. 적합한 음성 전극과 일치하면, 일반적으로 3.6-3.7V 사이에 더 높은 전압 플랫폼이 형성 될 수있다. 리튬 망간 산화물 (LIMNATE)을 살펴보면, 스피넬 구조는 충전 및 배출 동안 망간 이온 용해의 문제가있어 리튬 이온의 확산을 방해하여 약 3.0V의 배터리 전압이 상대적으로 낮습니다. 분명히, 결정 구조의 차이는 재료에서 리튬 이온의 전송 성능에 크게 영향을 줄 수 있으며, 이는 배터리 전압에 영향을 미칩니다.
(3) 에너지 밀도와 전압의 관계
전극 재료의 에너지 밀도와 배터리 전압 사이에는 강한 상관 관계가 있습니다. 에너지 밀도가 높은 재료는 단위 질량 또는 부피당 더 많은 에너지를 저장할 수 있으며, 이는 일반적으로 더 높은 전압에 해당합니다. 예를 들어, 니켈 함량이 증가함에 따라 재료의 에너지 밀도가 증가하고 배터리 전압도 증가합니다. 이는 배터리의 전반적인 성능을 향상시킬뿐만 아니라 높은 에너지가 필요한 일부 애플리케이션 시나리오를 충족합니다. 그러나 초기 리튬 배터리 재료는 에너지 밀도가 낮기 때문에 장치에 충분한 에너지를 저장할 수 없었으며 해당 전압도 낮아서 고 에너지 및 고전압을 위해 최신 장비의 요구를 충족시키기가 어렵습니다.
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