電池單體循環(huán)充放電實(shí)驗(yàn)

1、Recent work reportreporter：放電終止電壓：放電終止電壓：是指電池放電時(shí)允許的最低電壓，如果電壓低于放電終止電壓后繼續(xù)放電，電池兩端的電壓會(huì)迅速下降，形成深度放電，這樣極板上形成的生成物在正常充電時(shí)就不易再恢復(fù)，從而影響電池的壽命。充電上限電壓充電上限電壓:指電池充滿電時(shí)的電壓。如果達(dá)到充電上限電壓仍不停止充電，則表現(xiàn)為過(guò)充。而過(guò)充的最直接表現(xiàn)是：電池明顯發(fā)熱，如果急充則導(dǎo)致電池發(fā)熱至燙手！因?yàn)殡姵匾呀?jīng)飽和，繼續(xù)往電池充電，電池難以再提高電壓，就會(huì)以熱的形式發(fā)散出來(lái)，這樣會(huì)時(shí)電池永久性損傷。電極極化：電極極化：當(dāng)電池有電流通過(guò)，使電極偏離了平衡電極電位的現(xiàn)象。通常可將極

2、化分為電化學(xué)極化、濃差極化和電阻極化三類(lèi)。1電化學(xué)極化又稱(chēng)活化極化，指由于電化學(xué)反應(yīng)速度小于電子運(yùn)動(dòng)速度而造成的極化。2濃差極化指由于溶液中有關(guān)物質(zhì)擴(kuò)散速度小于電化學(xué)反應(yīng)速度而造成的極化。3電阻極化又稱(chēng)歐姆極化，由于在電極表面生成了具有保護(hù)作用的氧化膜、鈍化膜或其它不溶性腐蝕產(chǎn)物，這些高電阻產(chǎn)物增大了體系電阻，使電極反應(yīng)受阻而造成的極化。無(wú)論是充電還是放電，都使得陽(yáng)極電位升高，陰極電位下降，因此充電后放置一段時(shí)間電壓會(huì)下降，放電后點(diǎn)后放置一段時(shí)間電壓會(huì)上升，（即在充電和放電結(jié)束后，分別產(chǎn)生的壓降和壓升），這是由于電極附近的鋰離子濃度與溶液中的鋰離子濃度平衡，電極電位極化消失。單體電池的額定容量

3、C0：室溫25以1C放電速率，由充電上限電壓放（fully charge）到放電截止電壓（fully discharge），所放出的總安時(shí)。單體電池的SOC：剩余容量與額定容量的比值。tLCdttISOCtSOC0)()0()(電池的SOH可以表現(xiàn)為電池容量的衰減和內(nèi)阻的增大。單體電池的SOHC：當(dāng)前的電池容量與額定容量的比值。應(yīng)用于汽車(chē)的電池，當(dāng)SOHC=0.8時(shí)，不能繼續(xù)使用。單體電池的SOHR：當(dāng)前電池的內(nèi)阻與額定電池內(nèi)阻的比值。對(duì)于SOHR的截止值還沒(méi)有形成統(tǒng)一的規(guī)定。電池組是有多個(gè)單體電池串并聯(lián)組成的，在汽車(chē)中應(yīng)用時(shí)對(duì)電池的一致性有很高的要求。在實(shí)時(shí)估計(jì)電池包的SOC和SOH時(shí)，不可

4、能將所有單體的狀態(tài)一一測(cè)出，并且通常電池包的SOC、SOH通常取決于內(nèi)部性能最差的單體電池（the weakest cell）。所以，可以通過(guò)最差的單體來(lái)估計(jì)整個(gè)電池組的狀態(tài)，這樣也有助于簡(jiǎn)化電池包的檢測(cè)過(guò)程。0CCSOHpresentC0RRSOHpresentR電池組的連接方式：電池串聯(lián)，只是提高了電壓，電池的容量并沒(méi)有增加，總?cè)萘恳詢烧咧休^小的為準(zhǔn)。實(shí)際中電池串聯(lián)，內(nèi)阻相互迭加，形成內(nèi)阻損耗，容量下降。電池并聯(lián)只能以同種電池進(jìn)行(電壓相同才能并聯(lián))。電池并聯(lián)后，總?cè)萘康扔趦烧咧?，且并?lián)后內(nèi)阻變?yōu)樵瓉?lái)一半，驅(qū)動(dòng)力就變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍。實(shí)際中最好不要自己并聯(lián)電池，因?yàn)橐话銖S家推出的并聯(lián)電池組，

5、是根據(jù)電腦分析和配對(duì)的兩個(gè)電池，沒(méi)有經(jīng)過(guò)配對(duì)的電池，因?yàn)樘匦圆黄胶?，一個(gè)電池電壓高點(diǎn)，就會(huì)向另一個(gè)電池放電充電，產(chǎn)生自行損耗。所以，并聯(lián)電池的容量不是簡(jiǎn)單相加。當(dāng)兩個(gè)電池的電壓差得越多，損耗也就越大，所以自行并聯(lián)出來(lái)的電池，一般容量都達(dá)不到兩個(gè)電池相加的結(jié)果。對(duì)于有被動(dòng)均衡控制的一組串聯(lián)的電池組，電池組的容量為：電池組的SOC： 分別表示電池組內(nèi)最小的容量和最小的SOC。同理，cellinipackCCCmin_1)(mincellSOCmin_cellCmin_tcellLcellpackCdttIsocSOCSOC0min_min_)()0()(min,1,iCnipackCSOHSOH)

6、(max,1,iRnipackRSOHSOH鋰離子電池類(lèi)型：鋰離子電池類(lèi)型：鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。磷酸鐵鋰電池的標(biāo)稱(chēng)電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個(gè)生產(chǎn)廠家采用的正、負(fù)極材料、電解質(zhì)材料的質(zhì)量及工藝不同，其性能上會(huì)有些差異。錳酸鋰電池以成本低，安全性好被廣泛使用，其標(biāo)稱(chēng)電壓達(dá)到3.7V、過(guò)充保護(hù)電壓4.280.025V、過(guò)放保護(hù)電壓 2.40.1V、工作溫度：充電：045。鈷酸鋰電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型

7、號(hào)電芯，廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、MP3/4等小型電子設(shè)備中，標(biāo)稱(chēng)電壓3.7V、過(guò)充保護(hù)電壓4.280.025V、過(guò)放保護(hù)電壓 2.40.1V、工作溫度：充電：045。三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰電池。前期由于技術(shù)原因其標(biāo)稱(chēng)電壓只有3.5-3.6V，在使用范圍方面有所限制，但到目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱(chēng)電壓已達(dá)到3.7V。過(guò)充保護(hù)電壓4.3250.025V、過(guò)放保護(hù)電壓 2.50.05V、工作溫度：放電：-2060。實(shí)驗(yàn)：1、磷酸鐵鋰的循環(huán)壽命實(shí)驗(yàn) 2、三元聚合物鋰電池的溫度阻抗實(shí)驗(yàn)Experiment 1：Cycl

8、e life test:Test profiles:2295H4 20Ah (square)The test procedures ,shown in the following figure, consist of a 20A battery charge till the voltage is beyond 3.65V, a 3.65V battery charge till the current is below 1A, an open circuit relaxation for 60min, and a 20A discharge till the voltage is below

9、 2.4V followed by open circuit relaxation for 60min.注意事項(xiàng)：1、一次連續(xù)的充電或放電所放出的電量都必須在電池的額定容量之內(nèi)不能發(fā)生過(guò)充或過(guò)放，否則影響電池壽命甚至產(chǎn)生危險(xiǎn)。例如，上述試驗(yàn)中20Ah的電池，在滿電情況下1C（C表示充放電速率）對(duì)應(yīng)的放電電流為20A，所以放電時(shí)間為1h，同理2C就對(duì)應(yīng)電流40A，時(shí)間0.5h。放電結(jié)束也是基本上對(duì)應(yīng)電池的放電截止電壓。而對(duì)于充電情況，在電池放空電量開(kāi)始充電直到達(dá)到充電截止電壓時(shí)，實(shí)際上并沒(méi)有能夠完全將電池充滿（即充入的電量沒(méi)有20Ah），所以轉(zhuǎn)為恒壓充電直至電流下降到指定值，這樣才將電池完全充滿。2、充放電時(shí)，電池溫度要確保在廠商指定工作溫度范圍內(nèi)。cycleCharge AhDischarge Ah13.32219.106219.50619.240319.43419.200419.48119.584519.67919.236619.51819.283719.29618.998819.36819.237919.47219.626