18650 バッテリーの電圧を理解する: 基礎から上級まで

18650リチウムイオン電池は、その優れたエネルギー密度、長寿命、信頼性により優れたプレーヤーとなっています。 18650 バッテリー電圧 特性はパフォーマンスと安全性を最適化するために重要です。18650 バッテリー電圧の旅に出かけましょう。

18650 バッテリー電圧の基礎

18650 バッテリーの電圧について詳しく説明する前に、高度な概念とアプリケーションから基本的な電圧を理解することが重要です。

18650 公称電圧

18650 バッテリーの公称電圧は通常 3.6V または 3.7V です。これは、放電サイクル中のセルの「平均」電圧と呼ばれます。

公称電圧は、さまざまなリチウムイオン電池モデルによって区別されます。たとえば、デバイスに「3.7V リチウムイオン電池」と記載されている場合、それは 18650 セルの公称電圧を指します。

フルチャージ電圧

18650 バッテリーが完全に充電されると、電圧は約 4.2V に達します。これは、標準の 18650 セルの最大安全電圧です。

放電カットオフ電圧

低電圧制限として知られる放電カットオフ電圧は、2.0 バッテリーの場合約 2.5V ～ 18650V です。この電圧は「空」とみなされ、18650 バッテリーは充電する必要があります。

放電カットオフ電圧以下での電圧降下により、18650 リチウムイオン セルが損傷する可能性があります。ただし、バッテリー管理システムは、放電カットオフ電圧機能を備えて設計されています。 

異なる材料を使用した 18650 セルの異なる電圧

18650 セルの基本的な電圧に関する知識は、記事の冒頭で説明しました。異なる化学組成によって電圧特性がわずかに異なることを認識する必要があります。

• コバルト酸リチウム (LiCoO2)このセルは公称電圧が 3.6V で、エネルギー密度が高いことで知られています。
• マンガン酸化リチウム (LiMn2O4)これらのセルは、公称電圧 2V の LiCoO3.7 に比べて熱安定性に優れています。
• リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（NMC）これらのセルの公称電圧も 3.6V または 3.7V で、エネルギー密度と電力能力のバランスが良好です。
• リン酸鉄リチウム（LiFePO4）これらのセルは、公称電圧が約 3.2V と低く、優れた安全特性と長いサイクル寿命を備えています。

より高い電圧を必要とするシステムを設計している場合は、LiFePO2 セルよりも LiMn4O4 または NMC セルを選択することをお勧めします。

18650 バッテリー電圧範囲

基本的な電圧ポイントについては説明したので、18650 バッテリーの動作を特徴付けるさまざまな電圧範囲について見ていきましょう。

通常動作電圧範囲

18650 バッテリーの通常の動作電圧範囲は、通常 3.0V ～ 4.2V です。バッテリーに電源を入れた状態でデバイスを使用すると、電圧は徐々に低下します。低下率は、放電電流やバッテ​​リー容量など、さまざまな要因によって異なります。

安全電圧範囲

18650 バッテリーの安全な電圧範囲は、通常の動作範囲である 2.5V ～ 4.2V よりもわずかに広くなります。

上限（4.2V）: この電圧を超えると、電解質の破壊や熱暴走を引き起こします。

下限値（2.5V）: 電圧が下限電圧を下回ると、バッテリーの化学的性質が不可逆的に変化し、容量が失われる可能性があります。

その役割は、セル電圧を常に安全な範囲内に保護するためのバッテリー管理システムを設計することです。

バッテリーの電圧と充電状態（SOC）の関係

バッテリーの充電状態 (SOC) は、バッテリーの全容量と比較して、バッテリーに蓄えられているエネルギーの量を表します。電圧は SOC と関連していますが、その関係は直線的ではありません。

一般的な 18650 セルの電圧と SOC の関係についての一般的なガイドを以下に示します。

電圧	充電状態（SOC）
4.2V	100% の SOC
4.1V	約90%のSOC
4.0V	約80%のSOC
3.9V	約70%のSOC
3.8V	約60%のSOC
3.7V	約50%のSOC
3.6V	約40%のSOC
3.5V	約30%のSOC
3.4V	約20%のSOC
3.3V	約10%のSOC
3.0V	約0%のSOC

これらの値は概算値であり、特定のセルの化学特性やその他の要因に基づいています。電圧は放電サイクルの開始時と終了時に急速に低下し、中間範囲ではより緩やかに低下します。

18650セルの電圧に影響を与える要因

18650 セルの電圧に影響を与えるこれらの要因を理解することで、バッテリーの動作を予測し、バッテリー駆動システムを最適化できます。

温度

高温（45°C または 113°F 以上）では内部抵抗と電圧が増加します。さらに、高温環境では化学反応により自己放電が速くなります。

低温（0°C または 32°F 未満）でも内部抵抗が増加し、容量が減少して電圧降下が顕著になります。

18650 セルは、使用中および保管中に 20°C ～ 25°C (68°F ～ 77°F) の温度範囲内に保つ必要があります。

内部抵抗

内部抵抗は、バッテリー電圧に影響を与える重要な要素です。バッテリーの寿命サイクルが長くなると、内部抵抗が増加します。内部抵抗が高くなると、負荷がかかったときに電圧が速く低下し、熱が増加します。内部抵抗は、バッテリーの健全性とパフォーマンス機能に重要な役割を果たします。

放電率

放電率は電圧に影響します。放電率が高いほど（つまり、より多くの電流を引き込むほど）、電圧降下が速くなり、消費容量と発熱が大きくなります。

放電率は、セル内の内部抵抗と電気化学反応のダイナミクスに影響します。カスタマイズ ソリューション用に 18650 セルを選択する場合は、放電率を考慮する必要があります。

18650 ライフサイクル

寿命が残り70%に達すると、18650の電圧はより速く低下し、内部抵抗が高くなります。カスタムリチウムイオンバッテリーパックメーカーの指示に従って廃棄する必要があります。

18650バッテリーの充電

正しい充電方法は、18650 バッテリーの性能と寿命を維持します。これらのセルを充電する際の重要な側面を見てみましょう。

標準18650充電電圧

ほとんどの18650リチウムイオン電池の標準充電電圧は4.20V±0.05Vです。しかし、わずかな充電と放電により、電池の信頼性と寿命が向上します。 カスタムバッテリーパックメーカー.

次の表では、リチウムイオン電池パックの各電圧タイプの充電器の仕様について詳しく説明します。

充電器の仕様	充電器の最大電流	3.7V リチウムイオン電池
4.2V	2A	7.4V リチウムイオン電池
8.4V	1A	11.1V リチウムイオン電池
12.6V	4A	14.8V リチウムイオン電池
16.8V	4A	18V リチウムイオン電池
21V	4A	21.6V リチウムイオン電池
25.2V	2A	25.9V リチウムイオン電池
29.4V	2A	36V リチウムイオン電池
42V	5A	43.2V リチウムイオン電池
50.4V	8A	43.2V リチウムイオン電池
54.6V	4A	リチウムイオン電池パック仕様

18650 バッテリー放電

18650 バッテリーの放電曲線は、電圧がどのように変化するかを示しています。18650 リチウムイオン バッテリーの一般的な放電曲線には、XNUMX つの主要な段階があります。

初期ドロップ: 負荷がかかり始めると、バッテリーの内部抵抗により、小さな急激な電圧降下が発生します。

緩やかな衰退放電サイクルの大部分は、緩やかでほぼ直線的な電圧低下を特徴とします。

急降下: バッテリーが完全に放電に近づくと、電圧はより急速に低下し始めます。

典型的な放電曲線のおおよその表現は次のとおりです。

• 始動電圧: 4.2V (100% 充電)
• 80%充電時の電圧: 約3.9V～4.0V
• 50%充電時の電圧: 約3.6V～3.7V
• 20%充電時の電圧: 約3.3V～3.4V
• カットオフ電圧: ~2.5V – 3.0V (0% 充電)

曲線の正確な形状は、放電率、温度、セルの特定の化学的性質などの要因によって異なることに注意してください。

18650 バッテリー電圧に関するよくある質問

Q: 3.7V バッテリーは 4.2V バッテリーの代わりに使用できますか?

A: 3.7V はリチウム電池の定格電圧で、最大充電電圧は 4.2V です。3.7V と 4.2V の公称電圧は、サイズと容量に関しては同等です。3.7V 電池は 4.2V 電池の代わりに使用できます。

Q: 18650 バッテリーの最大出力はどれくらいですか?

A: 18650 バッテリーの現在の最大容量は 3500mAh です。3500mAh の LG MJ1 は、広く入手可能な大容量セルです。

Q: バッテリー電圧が 4.2V を超えるとどうなりますか?

A: バッテリー電圧が 4.2V を超えると、バッテリーが短絡し、バッテリー パックが損傷します。

Q: 18650 ボルトには 12 バッテリーがいくつ必要ですか?

A: 3 個の NMC 18650 セルを直列に接続すると、業界標準の 11.1V と同じ 12V が生成されます。

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