电池基本知识培训

电池基本知识培训第二讲主讲人：夏熙老师,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。,放电时间,电压,图1不同电池放电的电压曲线,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,放电时间,电压,放电时间,图2电池放电特性（a）,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,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,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）=MCnCn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。,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=MEnE：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=0.51200=600mWh,3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,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,电压,图3b,功率,放电时间,图3c,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,图4a,电压,放电时间,图4b,功率,放电时间,图4c,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,电压,放电时间,图5b,功率,放电时间,图5c,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6a,T4T1,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,图7不同温度下放电负荷对中点电压的影响,T4T1,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,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,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,5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,放电电流,放电电流,放电时间,（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,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,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,图11两种电池放电曲线的比较,初始电压,电压,放电时间,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,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,卷绕电池：图13高66.7mm，高43mmNi/MH电池的内阻,内阻,放电容量,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,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。,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,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/MH15%/月锂离子2%/月Li（Al）/MnO20.4%/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,表120Ah矩形锂离子电池组的贮存性能,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,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,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,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,11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,电池在充放电时，有的电池体系在充放