Typische celspanningen per batterijtype
Verschillende batterijchemieën hebben elk hun eigen typische celspanningen:
| Batterijtype | Nominale celspanning | Volledig geladen | Volledig ontladen |
|---|---|---|---|
| Lithium-ijzerfosfaat (LFP) | 3,2 V | ± 3,65 V | ± 2,5 V |
| NMC / NCA | 3,6 – 3,7 V | ± 4,2 V | ± 3,0 V |
| Loodzuur (AGM / Gel) | 2,0 V | ± 2,3 V | ± 1,8 V |
| Solid state (experimenteel) | 3,5 – 4,3 V | n.v.t. | n.v.t. |
| Zoutwaterbatterij | ± 1,5 V | laag | zeer laag |
De nominale spanning is de gemiddelde spanning die een cel levert tijdens normaal gebruik.
Waarom is celspanning belangrijk?
Celspanning is van groot belang omdat het:
- De geschiktheid bepaalt voor een bepaalde toepassing (bijvoorbeeld 48 volt systemen in woningen)
- De ontwerpkeuze van het batterijpakket beïnvloedt (hoeveel cellen nodig zijn in serie)
- Aangeeft of een cel zich in een veilige en gezonde toestand bevindt
Bij het ontwerp van thuisbatterijen wordt rekening gehouden met de gewenste systeemspanning. Zo worden vaak LFP-cellen met een nominale spanning van 3,2 V in serie geschakeld tot bijvoorbeeld 16 cellen (16 × 3,2 V = 51,2 V totaal).
Wat gebeurt er bij te hoge of te lage celspanning?
Een te hoge of te lage celspanning kan schadelijk of zelfs gevaarlijk zijn:
- Overspanning (boven laadlimiet): kan leiden tot oververhitting, gasvorming of in extreme gevallen thermische runaway
- Onderspanning (onder ontlaadlimiet): kan leiden tot diepontlading, wat blijvende schade aan de cel veroorzaakt
Daarom bewaakt een Battery Management System (BMS) voortdurend de celspanningen om overladen of te diepe ontlading te voorkomen.
Celspanning en state of charge (SoC)
De state of charge – dus hoe vol of leeg de batterij is – wordt vaak indirect berekend op basis van de celspanning. Bij LFP-batterijen loopt de spanning bijvoorbeeld relatief vlak na 20% lading, waardoor spanningsmetingen in het middengebied minder nauwkeurig zijn.
Een volledig geladen LFP-cel heeft een spanning van ongeveer 3,65 V, terwijl een lege cel ongeveer 2,5 V aangeeft. Deze spanning verandert relatief weinig tussen 20% en 80% SoC, wat het inschatten van de lading uitdagender maakt.
Samenvatting
De celspanning is de basismaat voor het elektrische potentieel van een individuele batterijcel. Ze bepaalt hoe een batterijpakket wordt samengesteld en hoe veilig en efficiënt het systeem functioneert.
In energieopslagsystemen is nauwkeurige bewaking van de celspanning essentieel om de prestaties en levensduur van de batterij te garanderen en om risico’s zoals overspanning of diepontlading te voorkomen.
