电池基本知识培训

苏州星恒电源有限公司1电池基本知识培训第二讲主讲人：夏熙老师苏州星恒电源有限公司2影响电池性能的因素1放电电压的变化与放电曲线◆电池放电时，电压总是小于理论电压原因：欧姆降落：极化◆放电时，电池电压（或放电电流）随时间变化的形状叫做放电曲线。苏州星恒电源有限公司3放电时间电压图1不同电池放电的电压曲线苏州星恒电源有限公司4◆随着电池电流增大，欧姆降落，RI增大，极化增大，电池使用寿命缩短图2电池放电特性a电压曲线b实例：1.4Ah345010C/LiCoO2电池在不同放电电流下的曲线（30℃）c由高倍率到随后低倍率的放电曲线2放电电流苏州星恒电源有限公司5放电时间电压放电时间图2电池放电特性（a）苏州星恒电源有限公司6图2（b）实例：1.4Ah345010C/LiCoO2电池在不同放电电流下的曲线（30℃）电压容量苏州星恒电源有限公司7电压截止电压放电时间图2（c）由高倍率放电随后到低倍率放电曲线苏州星恒电源有限公司8◆放电倍率：自电池放出的电流（一般用安培（A）表示）C率：表示电池放电（和二次电池的充电）的方法I（电流）=M×CnCn为电池额定容量的数值，（Ah）n为表示达到额定容量的时间（h）M为C的倍数或分数例：电池额定容量为5Ah，若放电率为0.1C，放电电流即为：0.5A，相反，若电池容量为250mAh，以50mA放电，则：即放电倍率为0.2C或C/5。2.025050nCIM5C0.225050CIMn苏州星恒电源有限公司9若电池额定容量为5Ah，以C/10放电倍率，指定在5h率达到，即认为0.1C5时率：即指定电池放电电流和达到截止电压所需时间的放电率。“E”率：动力电池中，恒功率放电，用功率（P）表示放电或充电的倍率P=M×EnE：电池额定能量数值（Wh）n：表示达到额定能量时的时间（h）M：为E的倍数或分数。如：0.5E5(或)率下，若额定能量为1200mWh的电池：P=0.5×1200=600mWh10C苏州星恒电源有限公司103放电方式基本有三种◆恒电阻：（整个放电过程保持负荷电阻恒定），此时放电时电流的减小与电池电压的降低成正比。◆恒电流：◆恒功率：恒功率放电时，放电电流随电池电压降低而增大。因为：功率（P）=电流（I）×电压（V）◆放电方式对电池性能的影响放电开始时，选择放电负荷都相同（电流相同，功率相同）I=V/R）电压（）电流（）功率（VIP苏州星恒电源有限公司11图3放电电流（I=V/R），功率开始相同时，三种放电方式的分布曲线恒电流放电电流恒功率恒电阻图3a苏州星恒电源有限公司12电压图3b苏州星恒电源有限公司13功率放电时间图3c苏州星恒电源有限公司14图4选择各自的放电负荷，使放电时间相同，三种放电方式的分布曲线恒功率放电电流恒电阻恒流恒电阻恒功率图4a苏州星恒电源有限公司15电压放电时间图4b苏州星恒电源有限公司16功率放电时间图4c苏州星恒电源有限公司17图5选择放电终了时放电功率相同下不同放电方式的分布曲线放电电流恒电阻恒电流恒功率恒电流恒电阻恒功率图5a放电时间苏州星恒电源有限公司18电压放电时间图5b苏州星恒电源有限公司19功率放电时间图5c苏州星恒电源有限公司20对放电时间（容量）和电压影响显著图6a温度对电池容量的影响（T4室温）4放电时温度的影响放电时间电压图6aT4＞T1苏州星恒电源有限公司21图6b0.57Ah聚合物锂离子电池1C放电的不同温度下的影响图6b电压放电容量苏州星恒电源有限公司22图7不同温度下放电负荷对中点电压的影响T4＞T1电压放电电流负荷大即放电率大，放电率大，电压降低，中点电压小，容量降低低温下容量降低越大苏州星恒电源有限公司23图8a不同温度下放电负荷对容量的影响额定容量百分数放电电流苏州星恒电源有限公司24图8b1.4Ah（GP1.4Ah345010C/LiCoO2矩形电池在1350mAh，不同温度下的对容量的影响）电压容量苏州星恒电源有限公司255不同放电负荷和温度对电池放电时间（寿命）的影响表示不同放电负荷（如放电电流）和不同温度下的寿命来估算在一定的电器所需的电池的大小。图9不同放电电流和不同温度下的电池使用寿命ctInlogloglog放电电流放电电流放电时间苏州星恒电源有限公司26（LogI-Logt）Peuket关系式：I为放电电流t为相应放电时间n为直线斜率c可视为电池容量ctInlogloglog苏州星恒电源有限公司27图10间放和连放对电池容量的影响间放的闲置期的电压恢复，取决于放电电流、特定电池体系、构型、放电温度、截止电压、恢复期长短。6放电类型（连放间放）电压间放连放放电时间苏州星恒电源有限公司28影响电池容量和放电时间的最重要的是设备需要电压稳定。若电器设计允许电池在最低截止电压的广阔工作电压内工作，就会有最大的容量和放电时间。图11两种电池放电曲线的比较7电压稳定苏州星恒电源有限公司29图11两种电池放电曲线的比较初始电压电压放电时间苏州星恒电源有限公司30充电电压和电压分布曲线取决于电池体系，充电率温度图123AhC/LiMnO4聚合物锂离子电池的充放电曲线。8充电电压恒压充电恒流充电开路测试时间/h放电电压苏州星恒电源有限公司31电池的构型会影响到电池的内阻和热量的散逸从而影响电池的容量圆柱芯型：高而直径小的比直径大或短而粗的内阻小，工作性能要好，与其体积成正比，特别在高倍率放电下，例如细半径的“AA”型高倍率放电性能比“D”型要好；散热：看表面积与体积之比大的好，或内部组分能向外传热。9电池设计与构型的影响苏州星恒电源有限公司32卷绕电池：图13高66.7mm，高43mmNi/MH电池的内阻A34A54内阻放电容量A34A54苏州星恒电源有限公司33扣式电池：能量密度是扣式电池内部有效体积的函数图14扣式电池的能量密度与其有效体积的函数关系体积苏州星恒电源有限公司34◆尺寸对容量的影响，电池的大小会由于它对电流密度的影响而影响到电压特性，但对较大的电池就不那么严重，因为后者电流密度要小，放电电流的绝对值不是关键的影响，电流密度才是关键。◆电池设计：为高倍率设计的电池与同一电池体系有最佳容量相比，前者容量较低，但随放电率增大，性能更为稳定。苏州星恒电源有限公司35图15为不同放电倍率设计的电池性能比较低放电率高放电率放电电流容量苏州星恒电源有限公司36电池是一种老化产品，贮存时由于内部的局部反应会受到损坏。影响贮存的因素有：◆自放电，这是电池体系本身的性质决定的。自放电是电池内部化学作用引起的有效容量损失：如：Ni/MH……15%/月锂离子……2%/月Li（Al）/MnO2……0.4%/月碱锰……0.3%/月一次电池＜二次电池◆贮存温度：最好是低温贮存10电池的老化与贮存苏州星恒电源有限公司37贮存温度/℃荷电态/%贮存时间/周可逆容量保持率/%050898010089740508994010089850501691501001681表120Ah矩形锂离子电池组的贮存性能苏州星恒电源有限公司38图16密封圆柱形Ni/MH电池在不同温度下，不同贮存期的容量保持率贮存时间越长，损耗容量越多放电充电容量保持率%贮存期/天苏州星恒电源有限公司39图1730486C/LiCoO2电池充电前后贮存比较放电态贮存比充电态贮存好些电压容量苏州星恒电源有限公司40◆贮存时电极表面可能形成保护膜或钝化膜，有利有弊。◆滞后现象：由于电极表面膜的形成，是电池放电电压降低的现象。图18电池电压的滞后电压滞后的程度随贮存时间和贮存温度升高而增大，随放电电流的增大和放电温度的降低而增大苏州星恒电源有限公司41无明显滞后指定截止电压不能恢复放电时间电压图18电池电压的滞后苏州星恒电源有限公司4211电池组的组合放电时间电压图19镍/镉密封电池放电的反极示例◆电池组组合的重要因素：单体电池的性能的一致性。◆散热是组合电池中另一个重要要求◆反极现象，电池组合中一个电池的极性改变苏州星恒电源有限公司43◆电池在充放电时，有的电池体系在充放电时即产生热量，尤其在高度过充或过放电产生的过热，而未能散逸，就可能引起电池的损坏的现象。苏州星恒电源有限公司44有的二次电池有固定的充放电制度，必须遵守。如果放电未达到指定的放电深度，充电后的放电电压就会下降，容量较正常的容量就临时损失一部分。图20记忆效应示例12记忆效应苏州星恒电源有限公司45图20记忆效应示例电压时间