第十二章 電池性能測(cè)試

1、第十二章 電池性能測(cè)試方法呂京美E-mail : 密碼： 2009electro Tel:677985主要內(nèi)容n1. 充放電性能與容量測(cè)試n2. 循環(huán)性能測(cè)試n3.自放電與儲(chǔ)存性能測(cè)試n4. 內(nèi)阻測(cè)試n5. 內(nèi)壓測(cè)試n6. 溫度特性測(cè)試n7. 安全性能測(cè)試關(guān)于電池性能測(cè)試n電池的性能包括容量、電壓特性、內(nèi)阻、自放電、溫度性能、循環(huán)性能等。對(duì)于不同種類(lèi)的電池檢測(cè)的手段與檢測(cè)的指標(biāo)不同。原電池的檢測(cè)，如容量的檢測(cè)是破壞性的，其容量在檢測(cè)后不可恢復(fù)；而二次電池對(duì)容量的檢測(cè)不具有破壞性，只有在進(jìn)行壽命測(cè)試時(shí)才具有破壞性。部分電池性能的測(cè)試技術(shù)也同樣可以用于單個(gè)電極的性能測(cè)試，

2、比如充放電性能與容量測(cè)試、循環(huán)性能測(cè)試、自放電性能測(cè)試等 。 1. 充放電性能與容量測(cè)試 (1) 放電性能與容量測(cè)試 n放電實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量電池的放電時(shí)間和工作電壓、終止電壓等參數(shù)，繪出工作電壓隨放電時(shí)間的變化曲線(xiàn)，即放電曲線(xiàn)。常見(jiàn)的放電方式是恒電流放電、恒電阻放電、恒功率放電。也可采用連續(xù)放電或間歇放電。n在討論電池的放電性能時(shí)，須標(biāo)明具體條件（放電方式、放電電流、放電終止電壓、環(huán)境溫度）n恒電流放電，通過(guò)電流與放電時(shí)間的乘積就可以得到化學(xué)電源的容量。恒電阻放電和恒功率放電情況下，須通過(guò)放電電流對(duì)放電時(shí)間的積分計(jì)算電池的實(shí)際容量。 化學(xué)電源放電原理示意 3種不同放電方式鎘鎳電池放電曲線(xiàn) (額定容

3、量 650mAh)（2）充電性能測(cè)試 n充電時(shí)，需要將其正負(fù)極分別與外電源的正負(fù)極分別連接。需要研究的參數(shù)包括充電電壓的高低、充電終止電壓、充電效率等n充電方式：恒電流充電和恒電壓充電。 鉛酸電池、 MH-Ni 電池、Cd-Ni電池等多采用恒電流的方式，而鋰離子電池考慮到安全性等問(wèn)題，常采用先恒電流再恒電壓。通常是先根據(jù)電池中使用的活性物質(zhì)與電解液體系等選定恒電流充電時(shí)的終止電壓，當(dāng)恒電流充電時(shí)電池的電壓達(dá)到終止電壓后，改用恒電壓充電方式充電到預(yù)定的某個(gè)較小的電流或一定時(shí)間后停止充電。n充電效率也稱(chēng)為充電接受能力，是指電池充電過(guò)程中用于活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化的電能與充電時(shí)所消耗的總電能之比，常用百分?jǐn)?shù)表

4、示。充電效率越高，電池接受充電的能力越強(qiáng)。充電方式、充電電流的大小、環(huán)境溫度等直接影響充電效率。 充電初期的充電效率接近100%，充電后期由于電極極化增大，電極上伴隨有氣體析出，充電效率較低 。 n充電電壓較低、變化速率較慢，說(shuō)明電池在充電過(guò)程中的極化較小，充電效率較高，電池的使用壽命就可能更長(zhǎng)。較高的充電終止電壓，說(shuō)明電池內(nèi)阻較大，電池內(nèi)壓和溫度較高，對(duì)鋰離子電池則可能導(dǎo)致電解液分解和活性物質(zhì)的不可逆相變，使電池性能惡化 n充電終止的控制方式 ： 時(shí)間控制 溫度控制 電壓控制 電壓降控制 電流控制 2. 循環(huán)性能測(cè)試 n與充放電性能測(cè)試基本一致，只是在壽命測(cè)試過(guò)程中反復(fù)重復(fù)充放電測(cè)試過(guò)程，直

5、到容量降低到某一規(guī)定值。一般規(guī)定為容量降低至初始容量的60%左右。循環(huán)性能良好的電池，在經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后，不僅要容量衰減不超過(guò)規(guī)定值，其電壓特性也應(yīng)該無(wú)大的衰減。 3. 自放電與儲(chǔ)存性能測(cè)試 n自放電速率用單位時(shí)間內(nèi) 容量降低的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示 t 為儲(chǔ)存時(shí)間，常用天、月或年表示； C1、C2為儲(chǔ)存前后電池的容量 實(shí)際測(cè)試還用一定時(shí)間內(nèi)容量的保持率來(lái)表示 在儲(chǔ)存過(guò)程中，由于活性物質(zhì)的鈍化、部分材料的分解變質(zhì)等原因，引起電池性能衰退。儲(chǔ)存前后的容量測(cè)試條件應(yīng)完全一致 由自放電引起的容量損失可通過(guò)再次充電的方法得到恢復(fù)，但是電池長(zhǎng)期儲(chǔ)存后，內(nèi)部物質(zhì)可能發(fā)生不可逆變化，這時(shí)的容量損失一般是不可逆的，很難用

6、常規(guī)的充電方法恢復(fù)。 4. 內(nèi)阻測(cè)試 n通常內(nèi)阻低的電池其電壓特性也較好。容量越高的電阻其內(nèi)阻越低。n在實(shí)際生產(chǎn)檢測(cè)中，內(nèi)阻常用交流或直流的方法檢測(cè)交流直流5. 內(nèi)壓測(cè)試n二次電池在充電后期及過(guò)充電時(shí)，由于電極過(guò)程副反應(yīng)的發(fā)生或電解液的分解，電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一定的氣體累積，導(dǎo)致內(nèi)部電壓升高n測(cè)量?jī)?nèi)壓有破壞性和非破壞性：破壞性是在電池中放置一個(gè)壓力傳感器，記錄充電過(guò)程中的壓力變化。非破壞性測(cè)量的基本原理是在一定區(qū)間內(nèi)，電池殼體因?yàn)閮?nèi)部氣體壓力產(chǎn)生的應(yīng)變與內(nèi)壓大小有關(guān)，并可以確定其關(guān)系，采用精密餓微小形變測(cè)量工具，準(zhǔn)側(cè)電池殼體的微應(yīng)變，進(jìn)而反應(yīng)電池內(nèi)壓。6. 溫度特性測(cè)試n電化學(xué)反應(yīng)速率、電解液的黏度與導(dǎo)電性與環(huán)境溫度有很大關(guān)系，因此溫度對(duì)電池性能的影響會(huì)較大n進(jìn)行高低溫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)所需的電源設(shè)備與充放電性能測(cè)試基本一致，只是在恒溫箱中測(cè)試不同溫度下的電池性能。7. 安全性能測(cè)試n密封型二次電池，在過(guò)充或過(guò)放的情況下，都會(huì)引起氣體在電池內(nèi)部的累積，導(dǎo)致內(nèi)壓迅速升高，大部分密封型電池都設(shè)計(jì)了安全閥，其在一定壓力作用下會(huì)開(kāi)