鋰電池和超級電容充放電特性

1、鋰電池笑效率模型：目前提出的各種鋰電池等效模型可以分為：內(nèi)阻模型、阻容模型和基于運行時間的電路模型，較為常用的電池模型為 Thevenin 電路模型，它用電壓源表示電源的電動勢，電阻表示電池的直接內(nèi)阻，用 RC 電路模擬電池的極化內(nèi)阻和極化電容電池的充電限制電壓是指電池由恒流充電轉(zhuǎn)入恒壓充電時的電壓值，對一般的鋰離子電池，其值為 4.2V，若電池到達限制電壓后仍采用恒流充電，電池內(nèi)部會持續(xù)升溫，活化過程中所產(chǎn)生的氣體膨脹，使電池內(nèi)壓增大，壓力達到一定程序，會有外殼破裂。電池的終止電壓是指電池放電時電壓下降到不適宜再繼續(xù)放時的最低工作電壓。電池在使用過程中，如果電池的端電壓已經(jīng)到達終止電壓，繼續(xù)

2、放電能得到的容量很少，但是對電池的使用壽命會帶來極大的破壞。所以在放電過程中，必須在終止電壓時停止放電。終止電壓與電池的放電電流、溫度等因素有關(guān)，不同的工作環(huán)境下電池的終止電壓將有所不同。我國國家標準規(guī)定，單體電池的終止電壓為 2.75V，即電池的負載電壓達到 2.75V 時，應(yīng)立刻停止放電。電池的內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，歐姆內(nèi)阻包括電池電極本身的電阻、電解液的電阻、離子透過隔膜時所受到的阻力、正負極與隔離層的接觸電阻。歐姆內(nèi)阻與電池的類型、正負極材料、電解質(zhì)有關(guān)，也受電池的大小、結(jié)構(gòu)、裝配等因素影響。極化內(nèi)阻指在電池的正極與負極進行電化學反應(yīng)時極化所引起的電阻，包括電化學極化和濃差極化引

3、起的電阻。極化內(nèi)阻并不服從歐姆定律，其阻抗一般呈容性。R2為電池的歐姆電阻，R 1為電池的極化電阻，C1 為電池的極化電容，通常R2比較穩(wěn)定，在電池工作過程中變化較小，R1和C1 是動態(tài)的，在電池充放電過程中會改變。電池的內(nèi)阻很小，基本在 200 毫歐以內(nèi)。在小電流放電時，由于外部電阻較大，電池內(nèi)部壓降相對于外電壓可以忽略不計。但電池進行大電流放電時，電池極化嚴重，電阻增大，會產(chǎn)生大量的熱量使電池溫度升高，電池端電壓降低，放電時間縮短，對電池性能和壽命造成嚴重影響電池的實際容量是指在一定的放電條件下電池實際放出的電量，理論上等于電池放電電流與放電時間的積分。其值通常要少于理論容量和額定容量。在

4、研究電池充放電電流時，通常用C為單位，C為電池額定容量，對于1500mAh的電池，1C的放電倍率就是1500mA。鋰離子電池典型的充電方式為恒流恒壓充電方式，充電開始時先采用恒流充電，使用快速充電時充電倍率一般為 0.5C-1C，隨著恒流充電的進行，電池電動勢逐漸升高，為了維持電池的恒定充電電流，充電器兩端電壓也必須慢慢升高。當電池端電壓達到充電限制電壓(通常為 4.2V時，充電過程進入恒壓階段，充電器兩端輸出恒定電壓，在此階段充電電流持續(xù)下降，當電流少于某一設(shè)定值，則認為電池已經(jīng)充滿。鋰離子最大充電電流通常為1C-1.5C。圖 2-6 是鋰離子電池在固定充放倍率下的電壓曲線，可見充電曲線和放電曲線不會重合，充電曲線的電壓高于放電時的電壓，這種現(xiàn)象叫做電池的遲滯效應(yīng)(hysteresis effect22。在電池充電時，由于電池內(nèi)部的化學反應(yīng)要落后于電池的