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鋰離子電池的三大特性分析

鋰離子電池的充電方法

一、鋰離子電池的容量特性

容量測試得到鋰離子電池在不同倍率下的放電電壓與容量關系,在整個放電過程中鋰離子電池的電壓可以分為3個階段:

1)鋰離子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,放電倍率越小,平臺區持續的時間越長,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;

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。

鋰離子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、鋰離子電池開路電壓特性

鋰離子電池開路電壓與電池SOC的關系,電池的OCV-SOC曲線與電池放電電壓曲線趨勢基本相同。

在SOC的中間區間(20%<SOC<80%)內,電池的OCV變化極小,電池處于平臺區;而在SOC的兩端區間(SOC<10%和SOC>90%),OCV的變化率較大,整個磷酸鐵鋰電池的OCV-SOC曲線呈現中間區域平坦,頭尾兩端陡峭的樣子,開路電壓法即是利用這一穩定的對應關系進行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小,但在充放電2種狀態下,兩條特性曲線之間會存在一定差異。

三、鋰離子電池內阻特性

鋰離子電池在充電和放電時的歐姆內阻特點:在較寬廣的SOC圍內,即SOC=[10%,100%]的區間內,電池的歐姆內阻變化很小,而在較低的sOC區間內,隨SOC的降低歐姆內阻出現較大幅度的增長,這是因為電池放電末期,電池內部化學物質活性降低;在整個SOC范圍內,充電歐姆內阻總體大于放電歐姆內阻,這是因為鋰離子電池放電屬于自發反應,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,電池的內阻變化非常復雜,受溫度、放電深度、充放電倍率、循環次數等因素影響。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境的不同相關。

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