안녕하세요, 이번 시간에는 SOH(배터리 성능,노화 상태)에 대하여 알아보고자 합니다.
SOH(State of Health)란?
SOH는 ‘State Of Health’의 약자로 배터리의 수명이라고 생각하시면 됩니다.
배터리는 사용할 수록(충전과 방전의 반복) 내부저항이 증가해 기존 공칭용량(Ah) 대비
사용 가능 용량이 줄어들게 되는데요.
아래 그림은 특정 셀의 새 제품과 1000번 충,방전이 진행 된 셀의 1C 방전시 전압강하 그래프 입니다.
본 시험은 셀을 구성하는 원재료와 주변 상황에 따라 차이가 있겠지만, 사용된 배터리의 전압 강하가 더 빠르게 일어나는 것을 알 수 있습니다.
예를 들어서 어떤 제품이 1000mAh 셀로 제작 되었다고 가정 해봅니다.
동작 조건이나 환경 조건에 따라 약 2년 후에는 이 셀의 유효 용량이 800Ah로 저하 될 수 있습니다.
그러면 해당 배터리의 SOH는 80%가 되는 것 입니다.
보통 배터리의 SOH가 70% 아래로 떨어지면 배터리의 용량이 급격하게 저하되게 됩니다.
SOH 추정 방법으로 여러 논문들과 기술들이 연구되어 나오고 있습니다.
셀 내부 저항의 변화량, OCV를 이용한 추정 방법 등 다양한 기술들이 연구되고 있지만,
가장 정확한 방법은 아래의 단계를 이용합니다.
SOH 추정 방법
Step1.
SOH를 측정하고자 하는 Cell을 준비한다.
Step2.
해당 Cell의 Spec Sheet상 만충 전압 , 공칭용량 , 만방 전압을 확인한다.
Step3.
아래 두 가지 방법 중 한가지를 택합니다.
1) 실험 배터리를 1C로 충전하여 ‘만충 전압’까지 충전한다.
2) 실험 배터리를 1C로 방전하여 ‘만방 전압’ 까지 방전한다.
Step4.
아래 두 가지 방법 중 한가지를 택합니다.
1) 완전 충전된 배터리를 다시 1C로 방전하여 ‘만방전압’ 도달까지 방전하며 전류량을 적산한다.
2) 완전 방전된 배터리를 다시 1C로 충전하여 ‘만충 전압’ 도달까지 충전하며 전류량을 적산한다.
Step5.
적산 된 전류량을 해당 Cell의 Spec sheet상 공칭용량과 비교하여 SOH를 계산한다.
보통 새 제품을 테스트 해보면 Spec sheet 보다 10%정도 더 많은양이 적산 됩니다.
테스트 진행시 주의 하실 점은 충방전 C-rate를 꼭 주의 하셔야합니다.
너무 높은 C-rate로 진행을 하시면 거품전압(Surface Voltage)때문에 정확한 Capacity가 측정되지 않습니다.
여기까지 SOH의 개념과 추정 방식을 설명하였습니다.
더 전문적으로 궁금하신 내용이 있으시면 성실히 답변 드리겠습니다.
감사합니다.