全面解析锂电池的放电曲线基础知识x

文具盒生产过程锂电池放电曲线全面解析
测定电池的放电曲线,是研究电池性能的基本方法之一,根据放电曲线,可以判断电池工作性能是否稳定,以及电池在稳定工作时所允许的最大电流。本文详细全面地介绍锂离子电池放电曲线的基础知识。由于作者水平有限,文中错误之处,欢迎批评指正。
锂离子电池放电时,它的工作电压总是随着时间的延续而不断发生变化,用电池的工作电压做纵坐标,放电时间,或容量,或荷电状态(SOC),或放电深度(DOD)做横坐标,绘制而成的曲线称为放电曲线。要认识电池的放电特性曲线,首先需要从原理上理解电池的电压。
1电池的电压
电极反响要形成电池必须满足以下条件:化学反响中失去电子的过程(即氧化过程)和得到电子的过程(即还原反响过程)必须分隔在两个不同区域中进行,这区别于一般的氧化还原反响;两电极的活性物质进行氧化还原反响时所需的电子必须由外电路传递,这区别于金属腐蚀过程的微电池反响。电池的电压是正极与负极之间的电势差,具体的关键参数包括开路电压、工作电压、充放电截至电压等。
1.1锂离子电池材料的电极电位
电极电位是指固体材料浸于电解质溶液中,显示出电的效应,即金属的外表与溶液间产生的电位差,这
种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。简单说电极电位是表示某种离子或原子获得电子而被还原的趋势。
充放电设备一般采用数控恒流源代替负载电阻作负载,使电池的输出电压与回路中串联电阻或寄生电阻无关,而只与电池等效的理想电压源的电压E 和内阻r 以及回路电流I 相关。如果
使用电阻做负载,设电池等效的理想电压源的电压为E,内阻为负载电阻
为R,用电压表测量负载电阻两端的电压,如图6上图所示。但是,实际情况下,电路中存在引线电阻和夹具接触电阻(统一为寄生电阻)图6上图的等效电路图为图6以下图所示。实际情况下不可防止地引入了寄生电阻,从而使总的负载电阻变大,但是测量的电压是负载电阻R 两端的电压,因此引入了误差。
A 寄生电阻A 】内阻/电池电压E 寄生电阻於 图6电阻放电法原理框图和实际等效电路图当电流为II 的恒流源作为负载时,恒流源负载原理框图和实际等效电路图如图7所示。E 、n 为恒定值,r 在一定时间内不变,
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r, r, 电池电压E  负载电阻V1
U佃=E-rl\
由以上公式可知A、B两点电压为恒定值,即电池的输出电压与回路中串联电阻的大小无关,当然也就与寄生电阻无关。另外,四端子测量方式可以实现对电池输出电压的较准确测量。
电池电压E人I A寄生电阻
C内阻/T4O U3&
麻石脱硫除尘器图7恒流源负载等效原理框图和实际
_巾,池电压E B寄生电阻D
等效电路图
恒流源是一种能向负载提供恒定电流的电源装置,在外界电网电源产生波动和阻抗特性发生变化时它仍能使输出电流保持恒定。
2.1放电测试模式
充放电测试设备一般使用半导体器件作为通流元件,通过调整半导体器件的控制信号,可以模拟出恒流,恒压,恒阻等多种不同特性的负载。锂离子电池放电测试模式主要包括恒流放电、恒阻放电、恒
功率放电等。在各放电模式下还可以分出连续放电和间隔放电,其中根据时间的长短,间隔放电又可以分为间歇放电和脉冲放电。放电测试时,电池根据设定的模式进行放电,到达设定的条件后停止放电,放电截止条件包括设定电压截止、设定时间截止、设定容量截止,设定负电压梯度截止等。电池放电电压的变化与放电制度有关,即放电曲线的变化还受放电制度的影响,包括:放电电流,放电温度,放电终止电压;间歇还是连续放电。放电电流越大,工作电压下降越快;随放电温度的增加,放电曲线变化较平缓。
(1)恒流放电
恒流放电时,设定电流值,然后通过调节数控恒流源来到达这一电流值,从而实现电池的恒流放电,同时采集电池的端电压的变化,用来检测电池的放电特性。恒流放电是放电电流不变,但是电池电压持续下降,所以功率持续下降的放电。图5就是锂离子电池恒流放电的电压和电流曲线。由于用恒电流放电,时间坐标轴很容易转换为容量(电流与时间的乘积)坐标轴。图8是恒流放电时电压-容量曲线。恒流放电是锂离子电池测试中最常图8不同倍率下的恒流恒压充电、恒流放电曲线
(2)恒功率放电
恒功率放电时,首先设定恒功率的功率值P,并采集电池的输出电压U 。在放电过程中,要求P 恒定不变,但是U 是不断变化的,所以需要根据公式I 二P/U 不断地调节数控恒流源的电流I 以到达恒功率
放电的目的。保持放电功率不变,因放电过程中电池的电压持续下降,所以恒功率放电中电流是持续上升的。由于用恒功率放电,时间坐标轴很容易转换为能量(功率与时间的乘积)坐标轴。图9是锂离子电池典型的恒功率充、放电曲线。
2.6,050100150200FF/Wh 图9不同倍率下的恒功率充、放电
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恒流放电和恒功率放电比照【3】
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本文发布于:2024-09-24 10:15:51,感谢您对本站的认可!

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