鋰離子電池的三大特性分析
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(guān)系,在整個(gè)放電過程中鋰離子電池的電壓可以分為3個(gè)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(jìn)入一個(gè)緩慢變化的階段,這段時(shí)間稱為電池的平臺(tái)區(qū),放電倍率越小,平臺(tái)區(qū)持續(xù)的時(shí)間越長,平臺(tái)電壓越高,電壓下降越緩慢。在鋰離子電池的實(shí)際使用過程中,盡可能希望電池工作在平臺(tái)區(qū);
3)在電池電量接近放完時(shí),電池負(fù)載電壓開始急劇下降直至達(dá)到放電截止電壓。
鋰離子電池放電電流的大小,會(huì)直接影響到電池的實(shí)際容量。放電電流越大,電池容量相應(yīng)減小,這表明放電電流越大,到達(dá)終止電壓經(jīng)歷的時(shí)間越短。所以談到電池容量時(shí),應(yīng)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(guān)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(qū)間(20%<SOC<80%)內(nèi),電池的OCV變化極小,電池處于平臺(tái)區(qū);而在SOC的兩端區(qū)間(SOC<10%和SOC>90%),OCV的變化率較大,整個(gè)磷酸鐵鋰電池的OCV-SOC曲線呈現(xiàn)中間區(qū)域平坦,頭尾兩端陡峭的樣子,開路電壓法即是利用這一穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行SOC估計(jì)。
鋰離子電池OCV-SOC關(guān)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(tài)下,兩條特性曲線之間會(huì)存在一定差異。
三、鋰離子電池內(nèi)阻特性
鋰離子電池在充電和放電時(shí)的歐姆內(nèi)阻特點(diǎn):在較寬廣的SOC圍內(nèi),即SOC=[10%,100%]的區(qū)間內(nèi),電池的歐姆內(nèi)阻變化很小,而在較低的sOC區(qū)間內(nèi),隨SOC的降低歐姆內(nèi)阻出現(xiàn)較大幅度的增長,這是因?yàn)殡姵胤烹娔┢冢姵貎?nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性降低;在整個(gè)SOC范圍內(nèi),充電歐姆內(nèi)阻總體大于放電歐姆內(nèi)阻,這是因?yàn)殇囯x子電池放電屬于自發(fā)反應(yīng),較容易;充電是由外部電源作用,使鋰離子嵌入負(fù)極,較困難。需要說明的是,電池的內(nèi)阻變化非常復(fù)雜,受溫度、放電深度、充放電倍率、循環(huán)次數(shù)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(huán)境的不同相關(guān)。