鋰電池的放電曲線介紹
導(dǎo)讀:放電曲線是衡量測試一個電池性能優(yōu)良度的標準,但是這個鋰電池的放電曲線怎么看呢?
鋰電池放電曲線
用電池的工作電壓做縱坐標,放電時間,或容量,或荷電狀態(tài)(SOC),或放電深度(DOD)做橫坐標,繪制而成的曲線稱為放電曲線。充放電曲線中所包含的信息非常豐富,具體包括容量,能量,工作電壓及電壓平臺,電極電勢與荷電狀態(tài)的關(guān)系等。放電測試時記錄的主要數(shù)據(jù)就是電流和電壓的時間演變,從這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以獲取很多參數(shù)。測定電池的放電曲線,是研究電池性能的基本方法之一,根據(jù)放電曲線,可以判斷電池工作性能是否穩(wěn)定,以及電池在穩(wěn)定工作時所允許的最大電流。
鋰電池放電曲線階段
放電曲線基本反映電極的狀態(tài),是正負兩個電極狀態(tài)變化的疊加。在整個放電過程中鋰電池的電壓曲線可以分為以下 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。
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。
鋰電池常見放電曲線
鋰電池放電時,它的工作電壓總是隨著時間的延續(xù)而不斷發(fā)生變化,放電曲線最基本的形式就是電壓-時間和電流時間曲線,常見的放電曲線還有電壓-容量(比容量)曲線、電壓-能量(比能量)曲線、電壓-SOC曲線等。
1、電壓
鋰離子電池放電測試中,電壓參數(shù)主要包括電壓平臺、中值電壓、平均電壓、截止電壓等。
平臺電壓是指電壓變化最小而容量變化較大時對應(yīng)的電壓值。
中值電壓是電池容量一半時對應(yīng)的電壓值,對于平臺比較明顯的材料,如磷酸鐵鋰和鈦酸鋰等,中值電壓就是平臺電壓。
截止電壓是是指電池放電時允許的最低電壓,如果電壓低于放電截止電壓后繼續(xù)放電,電池兩端的電壓會迅速下降,形成過度放電,過放電可能造成電極活性物質(zhì)損傷,失去反應(yīng)能力,使電池壽命縮短。
2、容量
電池在一定條件下對外作功所能輸出的電能叫做電池的能量,單位一般用wh表示。
電池容量是指一定放電制度下(在一定的放電電流I,放電溫度T,放電截止電壓V條件),電池所放出的電量,表征電池儲存能量的能力,單位是Ah或C。容量受很多引素的影響,如:放電電流、放電溫度等。容量大小是由正負極中活性物質(zhì)的數(shù)量多少來決定的。電池的放電電流越大,輸出的容量減少;電池的放電溫度降低,輸出容量減少。
3、能量
理論能量:電池的放電過程處于平衡狀態(tài),放電電壓保持電動勢(E)數(shù)值,且活性物質(zhì)利用率為100%,在此條件下電池的輸出能量為理論能量,即可逆電池在恒溫恒壓下所做的最大功。
實際能量:電池放電時實際輸出的能量稱為實際能量,室溫下蓄電池以1I1(A)電流放電,達到終止電壓時所放出的能量(Wh),稱額定能量。
比能量:單位質(zhì)量和單位體積的電池所給出的能量,稱質(zhì)量比能量或體積比能量,也稱能量密度。單位為wh/kg或wh/L。
4、SOC、DOC
SOC(State of Charge )為荷電狀態(tài),表示在一定的放電倍率下,電池使用一段時間或長期擱置后剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值。
DOD(Depth of Discharge )為放電深度,表示放電程度的一種量度,為放電容量與總放電容量的百分比。放電深度的高低和電池的壽命有很大的關(guān)系:放電深度越深,其壽命就越短。兩者關(guān)系為SOC = 100%- DOD。
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