锂离子电池开路电压与带电量对应关系分析.ppt

锂离子电池开路电压与带电量对应关系分析,2010-04-09,目的,1、测试AY体系锂离子电池开路电压与带电量的关系，了 解放电截止瞬间电压与开路电压的差别 2、了解充、放电电流大小对电池充放电截止瞬间电压 与开路电压差异的影响,内容,1. 定义 2. 试验设计及步骤 3. 试验设备及环境 4. 电芯选择 5. 电芯开路电压与带电量对应关系分析 6. 充放电电流大小对放电截止瞬间电压与 开路电压差异的影响,1. 定义,开路电压 开路电压是指外电路没有电流流过，电池达到平衡时正、负极之间的电位差。 放电深度（ Depth of discharge DOD ） 放电深度指在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度。 锂离子电池充放电总反应：,充电 LiMO2 + nC = Li1-xMO2 + LixCn -放电,如果电池正、负极的材料完全一样，当电池的放电深度（DOD）相同时，那么不管电池的体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压都一样的。,2. 试验设计及步骤,2.1 取生产A品电池504560AY/1450mAh（1月初入库电芯），以0.5C电 流（一般客户需求）进行充放电测试，一、一记录放电容量，选取 平台比（平台容量/放电容量）接近的14PCS电芯作为试验电池。 2.2 将其中前12PCS电芯充电至满电状态，以初始0.5C电量作为基准，将 每只电芯分别放电至不同的带电状态，具体设置过程以1#电芯为例： 放电0%搁置30min放电5%搁置30min 放电10%搁置30min 放电 20%搁置30min 依次类推，直至放电电压为3.0V，记录电芯放电 截止瞬间、搁置30min后的电压，标识为A组。 2.3 将上述12PCS电芯再充至满电状态，以初始0.5C电量作为基准，分别 放出不同电量：1#放电0%后搁置12h，2#放电5%后搁置12h，3#放电 10%后搁置12h，4#放电20%后搁置12h依次类推，直至放电至 3.0V，记录电芯放电截止瞬间、搁置30min、12h后的电压，标识为B组。 2.4 将剩余2PCS电芯分别以0.05C、0.5C进行充放电测试 备注：以上测试电压范围均为4.2V-3.0V,3. 试验环境及设备 室温条件，新威5V3A测试柜 ，RS-VR3电池内阻测试仪 测试时间：2010.03.29-2010.04.03,小结：试验中选择内阻接近的电芯作为测试样品，由于材质相同的情况下，内 对放电平台影响较大，故试验中将平台比、外部测得的阻值作电芯选择的因素。,4. 电芯选择,5.1 电压与带电量对应关系（详细数据）,备注：同只电芯整个测试过程测试点位固定,5.电芯开路电压与带电量对应关系分析,5.1 电压与带电量对应关系,小结： 满电态电芯在3.0V-4.2V测试电压范围内，达到相同的放电深度后： 1）A组与B组电芯静置30min后的电压（开路电压）数值相近； 2）放电截止瞬间电压低于开路电压，初始电压偏差较大，数值在0.25V左右，其 余差值在0.1V以下，这是由于电池在充放电过程中产生的极化内阻分压所致。,5.2 搁置时间对开路电压的影响,备注：以上测试是将不同放电深度的电芯搁置12h,分别记录30min及12h的 电压数值。,5.2 搁置时间对开路电压的影响,小结： 满电态电芯在3.0V-4.2V测试电压范围内，达到相同的放电深度后，静置30min及12h后开路电压差异，除带电量为0时偏差较大外，其余在0.01V以下。,6. 充放电电流大小对充放电截止瞬间电压与开路电压差异影响,小结： 如上图显示，当充放电电流为0.05C时，充电至3.9V时充入60.4%的电量，理论上在3.9V时应该有60.4%的带电量，但放电曲线显示3.9V时放出容量34.4%，即带电量为65.6%，存在5%左右的偏差；当充放电电流为0.5C时，充电至3.9V时充入49.8%的电量，理论上在3.9V时应该有49.8%的带电量，但放电曲线显示3.9V时放出容量25.1%，即带电量为74.9%，存在25%左右的偏差。 说明在充放电过程中由于极化内阻的存在，充放电截止瞬间电压与实际电压（开路电压）间存在偏差，且充放电电流越大，偏差越大。,总结,AY体系电芯在3.0V-4.2V测试电压范围内，达到相同的放电深度后， 开路电压数值接近，同时由于电池在充放电过程中极化内阻的存在，放电截止瞬间电压低于开路电压，充电截止电压高于开路电压，静置30min后，电压差值在0.1V以下。 满电态电芯在3.0V-4.