LiFePO4 Voltage Chart

LiFePO4 電圧チャート: 総合ガイド

LiFePO4 電圧チャートは、LiFePO4 バッテリーの電圧特性と、対応する容量、充電サイクル、予想寿命を理解するための包括的なガイドを提供します。このチャートは、ユーザーが LiFePO4 バッテリーの性能と寿命を最適化するための貴重な参考資料として役立ちます。
目次

LiFePO4バッテリー電圧の概要

リン酸鉄リチウム ( LiFePO4 ) バッテリーは、エネルギー密度が高く、サイクル寿命が長く、安全性が高いため、電動自転車、電気自動車、フォークリフト、船舶用途、AGV、床掃除機などの分野で好まれています。 Lifepo4 バッテリーは、その優れた性能により、高性能アプリケーションに推奨される選択肢となっています。安定した電圧、一貫した出力、広い動作温度範囲を提供します。この記事では、Lifepo4 バッテリーの電圧チャートと Lifepo4 対 NMC (ニッケル マンガン コバルト) に焦点を当てます。

LiFePO4 電圧チャートとは何ですか?

LiFePO4バッテリーの電圧チャートは通常、 LiFePO4バッテリーに特有の放電曲線を示します。電圧は容量に応じて100%から0%まで変化します。

SOC 12V 24V 36V 48V 100%充電
100% 3.65V 14.6V 29.2V 43.8V 58.4V
100% 休息 3.4V 13.6V 27.2V 40.8V 58.4V
90% 3.35V 13.4V 26.8V 40.2V 53.6V
80% 3.32V 13.28V 26.56V 39.84V 53.12V
70% 3.3V 13.2V 26.4V 39.6V 52.8V
60% 3.27V 13.08V 26.16V 39.24V 52.32V
50% 3.26V 13.04V 26.08V 39.12V 52.16V
40% 3.25V 13V 26V 39V 52V
30% 3.22V 12.88V 25.76V 38.64V 51.52V
20% 3.2V 12.8V 25.6V 38.4V 51.2V
10% 3V 12V 24V 36V 48V
0% 2.5V 10V 20V 30V 40V

LiFePO4 バッテリーの放電終止電圧: 2.5V

LiFePO4 バッテリーのフロート充電電圧: 3.65V

LiFePO4 バッテリー公称電圧: 3.2V

3.2V LiFePO4バッテリーの充放電電圧チャート

3.2V LiFePO4 セルの電圧チャート

12V LiFePO4セルの充電および放電電圧チャート

12V 100Ah LiFePO4 バッテリーは、従来の 12V 鉛酸バッテリーに比べて大幅なアップグレードを提供します。オフグリッド太陽光発電システムの最も安全な選択肢の 1 つとして高く評価されています。完全に充電されると、バッテリー電圧は 14.6V に達しますが、完全に放電すると、バッテリー電圧は 10V に低下します。次の電圧グラフは、12V LiFePO4 バッテリーのバッテリー容量に関連した電圧降下を示しています。

容量 バッテリー電圧
100% 14.6V
90% 13.4V
80% 13.28V
70% 13.2V
60% 13.08V
50% 13.04V
40% 13V
30% 12.88V
20% 12.8V
10% 12V
0% 10V
12V LiFePO4 セル電圧チャート

LiFePO4 バッテリーの放電終止電圧: 10V
LiFePO4 バッテリーのフロート充電電圧: 14.6V
LiFePO4 バッテリー公称電圧: 12.8V

24V LiFePO4セルの充電および放電電圧チャート

2 つのオプションがあります。24V LiFePO4 バッテリーを購入するか、2 つの同一の 12V LiFePO4 バッテリーを入手して直列に接続するかのいずれかです。完全に充電されると、これらのバッテリーの電圧は 29.2V に達し、放電中に 20V に低下します。
容量 バッテリー電圧
100% 29.2V
90% 26.4V
80% 26.16V
70% 26V
60% 25.76V
50% 25.6V
40% 25.2V
30% 24.96V
20% 24.8V
10% 24V
0% 20V

24V LiFePO4 セル電圧チャート

LiFePO4 セルの放電カットオフ電圧: 20V
LiFePO4 セルのフロート充電電圧: 29.2V
LiFePO4 セル公称電圧: 25.6V

36V LiFePO4 セルの充電および放電電圧チャート

36V LiFePO4 バッテリーを購入するか、3 つの同一の 12V LiFePO4 バッテリーを入手して直列に接続することができます。完全に充電されると、これらのバッテリーの電圧は 43.8V に達し、放電中に 30V に低下します。

容量 バッテリー電圧
100% 43.8V
90% 39.6V
80% 39.48V
70% 39.2V
60% 38.88V
50% 38.4V
40% 38V
30% 37.44V
20% 37.2V
10% 36V
0% 30V
24V LiFePO4 セル電圧チャート
LiFePO4 バッテリー放電終止電圧: 30V
LiFePO4 バッテリーのフロート充電電圧: 43.8V
LiFePO4 バッテリー公称電圧: 38.4V

48V LiFePO4セルの充電および放電電圧チャート

大規模な太陽光発電システムでは、48V バッテリーが一般的に使用されます。これらの高電圧ソーラー システムはアンペア数を効果的に低く抑え、その結果、機器と配線の費用が大幅に節約されます。

容量 バッテリー電圧
100% 58.4V
90% 52.8V
80% 52.32V
70% 52V
60% 51.52V
50% 51.2V
40% 50.4V
30% 49.92V
20% 49.6V
10% 48V
0% 40V
48V LiFePO4 セルの電圧チャート

LiFePO4 バッテリー放電終止電圧: 40V
LiFePO4 バッテリーのフロート充電電圧: 58.4V
LiFePO4 バッテリー公称電圧: 51.2V

充電状態 (SOC) と SOC の電圧の間にはどのような関係がありますか?

LiFePO4 バッテリーの充電状態 (SoC) と電圧の関係は次のとおりです。

SoC (State of Charge) は、バッテリーの容量に対するバッテリーの充電レベルを表します。通常、SoC はパーセンテージで表され、0% は空または放電を表し、100% はフルまたは充電を表します。もう 1 つの関連する測定値は放電深度 (DoD) で、100 - SoC として計算されます (100% は満杯を表し、0% は空を表します)。 SoC は使用中のバッテリーの現在の状態を議論するときによく使用されますが、DoD はサイクルを繰り返した後のバッテリーの寿命について議論するときによく使用されます。

SoC と電圧の間には非線形の関係があるため、バッテリーが低い SoC (0% に近い) に達すると、バッテリー管理システム (BMS) が介入して過放電を防ぎます。同様に、バッテリーが高い SoC (100% に近い) に近づくと、バッテリーを保護するために充電プロセスが遅くなります。

以下の表は、LiFePO4 バッテリーの電圧範囲を示しています。

充電状態 (SoC) セルあたりの電圧 4セルバッテリーパックの電圧
0% 2.5V 10V
10% 3.2V 12.8V
20% 3.4V 13.6V
30% 3.5V 14V
40% 3.6V 14.4V
50% 3.7V 14.8V
60% 3.8V 15.2V
70% 3.9V 15.6V
80% 4.0V 16V
90% 4.1V 16.4V
100% 4.2V 16.8V
充電状態 (SoC) 電圧(V)
100% 3.60-3.65V
90% 3.50-3.55V
80% 3.45-3.50V
70% 3.40-3.45V
60% 3.35-3.40V
50% 3.30-3.35V
40% 3.25-3.30V
30% 3.20-3.25V
20% 3.10-3.20V
10% 2.90-3.00V
0% 2.00-2.50V

充電状態曲線

電圧:バッテリーの公称電圧が高いほど、より完全に充電されます。たとえば、公称電圧が 4V の LiFePO4 バッテリーは、電圧が 3.65V に達すると大幅に最大化されたと見なされます。

クーロン カウンター:バッテリーに出入りする電流の流れを測定し、バッテリーの充電速度と放電速度をアンペア秒 (As) の単位で定量化します。

比重: SoC を測定するには比重計が必要です。浮力に基づいて液体の密度を測定することで機能します。

充電状態曲線

リン酸鉄リチウム電池の充電パラメータ

ここでは、充電電圧、フロート電圧、最大電圧/最小電圧、公称電圧などのさまざまな電圧タイプを含む、LiFePO4 バッテリーの充電パラメータを示します。以下の表は、電圧 3.2V、12V、24V、36V、および 48V の LiFePO4 バッテリーの充電パラメータを示しています。

公称電圧 充電電圧 フロート電圧 最大電圧 最低電圧
3.2V 3.65V 3.50V 3.80V 2.00V
12V 14.6V 13.8V 15.6V 8.00V
24V 29.2V 27.6V 31.2V 16.00V
36V 43.8V 41.4V 46.8V 24.00V
48V 58.4V 55.2V 62.4V 32.00V

LiFePO4 バッテリーの放電曲線

放電とは、バッテリーから電気エネルギーを取り出して電子機器に電力を供給するプロセスを指します。バッテリーの放電曲線は通常、電圧と放電時間の関係を表します。以下のグラフは、さまざまな放電率での 12V LiFePO4 バッテリーの放電曲線を示しています。

LiFePO4 バッテリーの放電曲線

バッテリー充電状態 (SoC) に影響を与える要因

バッテリーの充電状態 (SoC) に影響を与える要因は、温度、材質、用途、メンテナンスに分類できます。

  • バッテリー温度:バッテリーが過度に高温または低温で動作すると、充電効率が低下し、SoC に影響を与える可能性があります。
  • バッテリー材料:バッテリーの化学的性質によって使用される材料も異なるため、SoC に影響を与える可能性があります。
  • バッテリー アプリケーション:さまざまなアプリケーション シナリオや目的も SoC に影響を与える可能性があります。
  • バッテリーのメンテナンス:バッテリーのメンテナンスが不適切であると、バッテリーの寿命や SoC に悪影響を及ぼす可能性があります。

リン酸鉄リチウム電池の容量範囲はどのくらいですか?

LiFePO4 バッテリーの容量範囲は、特定のモデルやメーカーによって異なります。 LiFePO4 バッテリーの一般的な容量には、4Ah、10Ah、20Ah、50Ah、100Ah、150Ah などがあります。並列接続される LiFePO4 バッテリーの数を増やすと、全体の容量が増加します。さらに、直列に接続される LiFePO4 バッテリーの数を増やすと、バッテリー パックの全体の電圧が増加します。

LiFePO4 とリチウムイオン (Li-ion) 電池のパラメータの比較

パラメータ NMC(ニッケル・マンガン・コバルト) LFP(リン酸鉄リチウム)
公称電圧 3.6V 3.2V
充電電圧 4.2V 3.65V
最低電圧 2.5V 2.5V
最大電圧 4.2V 3.65V
バッテリー容量 (mAh/g) ~195 ~145
エネルギー密度 (Wh/kg) ~240 ~170
サイクルライフ 3000 5000
熱安定性と安全性 150~200℃ 300℃
パラメータ LiFePO4 (リン酸鉄リチウム) リチウムイオン(リチウムイオン)
公称電圧 通常、セルあたり 3.2V 通常、セルあたり 3.6V ~ 3.7V
エネルギー密度 リチウムイオン電池と比較して低い LiFePO4 バッテリーと比較して高い
サイクルライフ サイクル寿命が長く、通常 2000 サイクルを超える サイクル寿命は比較的短く、通常は約 500 ~ 1000 サイクルです。
安全性 より安全で安定していると考えられる 追加の安全対策が必要
温度性能 極端な温度下でのパフォーマンスの向上 高温に敏感
料金 一般的にコストが高い 比較的低コスト
アプリケーション 電気自動車、再生可能エネルギー貯蔵、医療機器 携帯用電子機器、電動工具、家庭用電化製品

LiFePO4 電池の視覚的なエネルギー構造と動作原理

構造

右側では、LiFePO4 がバッテリーの正極として機能し、アルミ箔を介してバッテリーの正端子に接続されています。中央では、ポリマーセパレーターが正極と負極を分離し、リチウムイオン(Li+)の通過を許可し、電子(e-)の通過を防ぎます。左側では、バッテリーの負極はカーボン (グラファイト) で構成され、銅を介してバッテリーのマイナス端子に接続されています。

LiFePO4 の構造

動作原理

充電中:

  1. LiFePO4 は酸化反応を起こし、リチウムイオン (Li+) と電子 (e-) を放出します。
  2. リチウムイオン (Li+) は電解質とセパレーターを通って移動し、負極に到達します。
  3. 負極では、リチウムイオン (Li+) が炭素 (グラファイト) 構造に蓄えられます。

放電中:

  1. 負極に蓄積されたリチウムイオン (Li+) は、電解質とセパレーターを通って正極に向かって戻ります。
  2. 正極では、リチウムイオン (Li+) が LiFePO4 と反応し、還元反応を引き起こして電子 (e-) を放出します。
  3. 放出された電子 (e-) は外部回路を通って流れ、デバイスに電力を供給するための電気エネルギーを生成します。
  4. バッテリーが充電および放電すると、リチウムイオン (Li+) と電子 (e-) が行き来を繰り返します。

LiFePO4 バッテリーの容量を測定する方法

完全に充電されていることを確認します: バッテリーと互換性のある充電器を使用し、フル容量まで充電します。

専用の機器を使用する: 専用のバッテリー テスター (マルチメーター) を使用して、正確な読み取り値を取得し、バッテリーの実際の容量を決定します。

放電テストを実行します。バッテリーを、バッテリーの安全動作範囲内にある一定の負荷に接続します。放電時間を記録して、バッテリーが希望の時間枠内で完全に放電する (最小電圧に達する) ことを確認します。

容量の計算: 次の式を使用してバッテリー容量を計算します: 容量 (Ah) = 放電電流 (A) x 放電時間 (時間)。

たとえば、バッテリーが 5 アンペアで 1 時間放電した場合、容量は 5 Ah になります。

サイクル寿命と LiFePO4 バッテリーに影響を与える要因

充電と放電

バッテリーは過充電または過放電しないでください。充電器の接続と取り外しは速やかに行うことが重要です。過充電と過放電は、バッテリーのサイクル寿命に影響を与える可能性があります。

LiFePO4 バッテリーの充放電

放電深さ

放電が深くなるほど、バッテリーの寿命への影響は大きくなります。したがって、深放電を避け、科学的に LiFePO4 バッテリーの寿命を延ばすことが推奨されます。

作業環境

内部バッテリーの動作への影響を避けるため、LiFePO4 バッテリーが高温または低温の環境で使用されないように注意してください。低温でバッテリーを使用する場合は、加熱された LiFePO4 バッテリーが最適な選択となります。

LiFePO4 バッテリーの寿命を延ばすにはどうすればよいですか?

LiFePO4 バッテリーの寿命を延ばすには、次のヒントを考慮してください。

  1. 最適な温度: LiFePO4 バッテリーは、中程度の温度範囲内で最高のパフォーマンスを発揮します。バッテリーの性能に悪影響を及ぼし、寿命が短くなる可能性があるため、高温と低温の両方で極端な温度にさらさないでください。バッテリーは温度管理された環境で保管および使用してください。
  2. 適切な充電: LiFePO4 化学用に特別に設計された充電器を使用して LiFePO4 バッテリーを充電します。充電電圧と電流の制限については、メーカーの推奨事項に従ってください。バッテリーを急速に充電したり、高電流で充電したりしないでください。過剰な熱が発生し、バッテリーが損傷する可能性があります。
  3. 過放電を避ける: LiFePO4 バッテリーは定期的に完全に放電したり、深く放電したりしないでください。過放電は不可逆的な損傷を引き起こし、バッテリーの寿命を大幅に短縮する可能性があります。可能な限り放電深度 (DoD) を 80% 未満に保ちます。
  4. 定期メンテナンス: LiFePO4 バッテリーの定期メンテナンスを実施します。これには、バッテリーの電圧を定期的にチェックし、適切に接続されていることを確認し、必要に応じて端子を清掃することが含まれます。適切なメンテナンスは、問題を早期に特定し、最適なパフォーマンスを確保するのに役立ちます。
  5. バランス充電: マルチセル構成で LiFePO4 バッテリーを使用する場合は、バランス充電システムを採用してください。これにより、バッテリー パック内の各セルが均等に充電および放電されるようになり、容量や寿命の低下につながる可能性のあるセルの不均衡が防止されます。
  6. 物理的損傷を避ける: LiFePO4 バッテリーは慎重に取り扱い、物理的損傷を与えないようにしてください。バッテリーを衝撃、振動、過度の機械的ストレスから保護してください。セルやパックが損傷すると、安全性が損なわれ、寿命が短くなる可能性があります。
電圧(V) 容量(Ah%) 充電サイクル (これらの各電圧で毎日充電および放電した場合) 寿命 (元の容量の 80% 以上)
14.4V 100% 3200サイクル 9年
13.6V 100% 3200サイクル 9年
13.4V 99% 3200サイクル 9年
13.3V 90% 4500サイクル 12.5年
13.2V 70% 8000サイクル 20年
13.1V 40% 8000サイクル 20年
13.0V 30% 8000サイクル 20年
12.9V 20% 8000サイクル 20年
12.8V 17% 6000サイクル 16.5年
12.5V 14% 4500サイクル 12.5年
12.0V 9% 4500サイクル 12.5年
10.0V 0% 3200サイクル 9年

結論

LiFePO4 電圧チャートは、LiFePO4 バッテリーの電圧特性と、対応する容量、充電サイクル、予想寿命を理解するための包括的なガイドを提供します。このチャートは、ユーザーが LiFePO4 バッテリーの性能と寿命を最適化するための貴重な参考資料として役立ちます。

これらの包括的な電圧チャートを参照することで、ユーザーは電圧レベル、充電サイクル、予想寿命について情報に基づいた決定を下すことができ、LiFePO4 バッテリーを効果的に利用および維持して最適なパフォーマンスと寿命の延長を実現できます。

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3 コメント

Zachary

Zachary

Vielen Dank für Ihren Hinweis. Wir haben den Fehler zwischen dem Ladezustand (SOC) und der Spannung bereits korrigiert.

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engelbert montagne@web.de

engelbert montagne@web.de

Man sollte nochmal Korrekturlesen. Es sind Fehler drin. Hier stimmt im oberen Teil die Zuordnung nicht zu LIFePo4
“Welche Beziehung besteht zwischen dem Ladezustand (SOC) und der Spannung des SOC?”

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Dennis

Dennis

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