锂离子电池开路电压与带电量对应关系分析

1、锂离子电池开路电压与带电锂离子电池开路电压与带电量对应关系分析量对应关系分析目的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v1. 定义定义v2. 试验设计及步骤试验设计及步骤v3. 试验设备及环境试验设备及环境v4. 电芯选择电芯选择v5. 电芯开路电压与带电量对应关系分析电芯开路电压与带电量对应关系分析v6. 充放电电流大小对放电截止瞬间电压与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开路电压差异的影响1. 定义v开路电压 开路电压是指外电路没有电流流过，电池达

2、到平衡时正、负极之间的电位差。v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

3、（平台容量平台容量/放电容量放电容量）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，标识为标识为A组组。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2

4、0%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，标识为标识为B组组。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备注：以上测试电压范围均为 3. 试验环境及设备试验环境及设备 室温条件，新威5V3A测试柜 ，RS-VR3电池内阻测试仪 测试时间： 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. 电芯选择电芯选择序号序号测试通道测试通道内阻内阻/m0.5C容量容量/mAh平台容量平台容量/mAh平台

5、比平台比1#09-3#311522140692.4%2#09-7#311538141992.3%3#12-1#311503140793.6%4#12-2#311497140293.6%5#12-8#311502139793.0%6#13-1#311514139892.3%7#13-5#321540141992.1%8#13-6#311526140792.2%9#19-1#321521141192.8%10#19-3#311521141392.9%11#19-5#311522140792.4%12#19-8#321521140792.5%13#03-2#311530142192.9%14#04-

6、4#311529142593.2%5.1 电压与带电量对应关系（电压与带电量对应关系（详细数据详细数据）备注：同只电芯整个测试过程测试点位固定备注：同只电芯整个测试过程测试点位固定剩余容量百剩余容量百分比分比A A组组（12PCS只电芯连续测试后取平均值）B B组组（12PCS不同电芯同时测试）放电截止瞬间放电截止瞬间静置静置30min30min后后VV放电截止瞬放电截止瞬间间静置静置30min30min后后VV0%2.9933 3.2398 0.2465 0.2465 2.9994 3.2079 0.2085 0.2085 5%3.6184 3.6890 0.0706 3.5661 3.66

7、16 0.0955 10%3.6400 3.7092 0.0692 3.6142 3.7053 0.0911 20%3.6732 3.7450 0.0718 3.6883 3.7655 0.0772 30%3.7000 3.7754 0.0754 3.7031 3.7803 0.0772 40%3.7252 3.7955 0.0703 3.7279 3.8017 0.0738 50%3.7610 3.8259 0.0649 3.7478 3.8188 0.0710 60%3.8047 3.8779 0.0732 3.7999 3.8696 0.0697 70%3.8662 3.9497 0.0

8、835 3.8454 3.9400 0.0946 80%3.9407 4.0149 0.0742 3.9341 4.0094 0.0753 90%4.0334 4.0992 0.0658 4.0417 4.1055 0.0638 100%4.2005 4.1953 -0.0052-0.00524.2001 4.1973 -0.0028-0.00285.电芯开路电压与带电量对应关系分析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电压与带电量对应关系小结：小结：满电态电芯在测试电压范围内，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

9、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备注：以上测试是将不同放电深度的电芯搁置12h,分别记录分别记录30min及及12h的的 电压数值。电压数值。电芯编号电芯编号测试通道测试通道剩余容量百分剩余容量百分比比B B组组（12PCS12PCS不同电芯同时测试）不同电芯同时测试）静置静置30min30min后后静置静置12h12h后后VV1#09-3#0%3.2079 3.2370 0.0291 2#0

10、9-7#5%3.6616 3.6715 0.0099 3#12-1#10%3.7053 3.7096 0.0043 4#12-2#20%3.7655 3.7701 0.0046 5#12-8#30%3.7803 3.7875 0.0072 6#13-1#40%3.8017 3.8045 0.0028 7#13-5#50%3.8188 3.8206 0.0018 8#13-6#60%3.8696 3.8777 0.0081 9#19-1#70%3.9400 3.9453 0.0053 10#19-3#80%4.0094 4.0107 0.0013 11#19-5#90%4.1055 4.1062

11、 0.0007 12#19-8#100%4.1973 4.1948 -0.00255.2 搁置时间对开路电压的影响搁置时间对开路电压的影响小结：小结：满电态电芯在测试电压范围内，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：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

12、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。 49.8%60.4%25.1%34.4%总结总结 AY体系电芯在测试电压范围内，达到相同的放电深度后，体系电芯在测试电压范围内，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，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，静置置30min后，