鉅大LARGE | 點擊量:2421次 | 2018年04月30日
鋰電池的特性
一、電池的容量特性
容量測試得到電池在不同倍率下的放電電壓與容量關系曲線如圖3所示。
圖3不同倍率下的放電電壓與容量的關系曲線
從圖中可以看出,在整個放電過程中鋰離子電池的電壓曲線可以分為3個階段:
1)電池在初始階段端電壓快速下降,放電倍率越大,電壓下降的越快;
2)電池電壓進入一個緩慢變化的階段,這段時間稱為電池的平臺區(qū),放電倍率越小,平臺區(qū)持續(xù)的時間越長,平臺電壓越高,電壓下降越緩慢。在鋰離子電池的實際使用過程中,盡可能希望電池工作在平臺區(qū);
3)在電池電量接近放完時,電池負載電壓開始急劇下降直至達到放電截止電壓。從容量測試的結果中,同時還可以得到放電電流與容量的曲線關系,如圖4所示。
圖4不同放電電流與容量的關系曲線
從圖中可以看出,電池放電電流的大小,會直接影響到電池的實際容量。放電電流越大,電池容量相應減小,這表明放電電流越大,到達終止電壓經(jīng)歷的時間越短。所以談到電池容量時,應指明其放電電流(放電倍率)。
二、電池開路電壓特性
開路電壓測試[6]得到鋰離子電池開路電壓與電池SOC的關系曲線如圖5所示。
圖5電池充電與放電時的OCV-SOC曲線
從圖中可以看出,電池的OCV-SOC曲線與電池放電電壓曲線趨勢基本相同。在SOC的中間區(qū)間(20%<SOC<80%)內(nèi),電池的OCV變化極小,電池處于平臺區(qū);而在SOC的兩端區(qū)間(SOC<10%和SOC>90%),OCV的變化率較大,整個磷酸鐵鋰電池的OCV-SOC曲線呈現(xiàn)中間區(qū)域平坦,頭尾兩端陡峭的樣子,開路電壓法即是利用這一穩(wěn)定的對應關系進行SOC估計。
鋰離子電池OCV-SOC關系曲線受溫度、放電倍率、老化程度因素影響較?。?],但在充放電2種狀態(tài)下,兩條特性曲線之間會存在一定差異。
三、電池內(nèi)阻特性
圖6表示磷酸鐵鋰電池在充電和放電時的歐姆內(nèi)阻。
圖6電池內(nèi)阻變化曲線
磷酸鐵鋰電池的歐姆內(nèi)阻曲線呈現(xiàn)以下的特點:在圖6中較寬廣的SOC圍內(nèi),即SOC=[10%,100%]的區(qū)間內(nèi),電池的歐姆內(nèi)阻變化很小,而在較低的SOC區(qū)間內(nèi),隨SOC的降低歐姆內(nèi)阻出現(xiàn)較大幅度的增長,這是因為電池放電末期,電池內(nèi)部化學物質活性降低;在整個SOC范圍內(nèi),充電歐姆內(nèi)阻總體大于放電歐姆內(nèi)阻,這是因為鋰離子電池放電屬于自發(fā)反應,較容易;充電是由外部電源作用,使鋰離子嵌入負極,較困難。需要說明的是,電池的內(nèi)阻變化非常復雜,受溫度、放電深度、充放電倍率、循環(huán)次數(shù)等因素影響。同一類型的不同電池單體,還與電池出廠不一致性和工作環(huán)境的不同相關。
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