鉅大LARGE | 點擊量：2176次 | 2019年06月20日
剖析動力電池概念及原理
一、若干重要概念
1、電壓（V）
①開路電壓：指電池在沒有連接外電路或者外負載時的電壓。開路電壓與電池的剩余能量有必定的聯(lián)絡，電量顯示便是運用這個原理。
②作業(yè)電壓：是指電池在作業(yè)狀況下即電路中有電流流過時電池正負極之間的電勢差,又稱負載電壓。在電池放電作業(yè)狀況下，當電流流過電池內(nèi)部時，有必要克服內(nèi)阻的阻力，故作業(yè)電壓總是低于開路電壓。
③放電截止電壓：指電池充溢電后進行放電，放完電時達到的電壓（若繼續(xù)放電則為過度放電，對電池的壽數(shù)和功能有損傷）。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
④充電約束電壓：充電進程中由恒流變?yōu)楹銐撼潆姷碾妷骸?/p>
2、電池容量（Ah）
①界說：電池容量是指電池所可以儲存的電量多少，容量是電池電功能的重要目標，它由電極的活性物質(zhì)決議。
②單位：容量用C表明，單位用Ah（安時）或mAh（毫安時）表明。
③公式：C=It,即電池容量（Ah）＝電流（A）x放電時刻（h）。
④舉例：容量為10安時的電池，以5安培放電可放2小時，以10安培放電可放1小時。
⑤影響要素：電池的實際容量首要取決于以下幾個要素：活性物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量，活性物質(zhì)的運用率。
⑥額外容量：在規(guī)則條件下測得的，由制作商給定的蓄電池容量。
⑦可用容量：在規(guī)則條件下，從徹底充電的蓄電池中釋放的電量。
⑧理論容量：假設活性物質(zhì)徹底被運用，蓄電池可釋放的容量。
3、電池能量（Wh）
①界說：指電池儲存的能量的多少，用Wh來表明
②公式：能量（Wh）＝額外電壓（V）×作業(yè)電流（A）×作業(yè)時刻（h)。
③舉例：3.2V15Ah單體電芯的能量為48Wh，3.2V100Ah電池組的能量為320Wh。
電池能量是衡量電池帶動設備做功的重要目標，容量不能決議做功的多少。
4、能量密度（Wh/Kg）
①界說：指單位體積或單位質(zhì)量所釋放的能量，一般用體積能量密度（Wh/L）或質(zhì)量能量密度（Wh/kg）表明。
②舉例：如一節(jié)鋰電池重325g，額外電壓為3.7V，容量為10Ah，則其能量密度為113Wh/kg，下表為理論值，在實際運用狀況中需要考慮電池結(jié)構(gòu)中的殼體、零件等各方面要素。
目前鋰電池的能量密度是鎳鎘和鎳氫電池的3和1.5倍，能量密度的凹凸是由資料密度與結(jié)構(gòu)決議的。
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5、功率與功率密度
①功率是指在必定的放電制度下，單位時刻內(nèi)電池輸出的能量，單位為W或kW。
②功率密度又稱比功率，是單位質(zhì)量或單位體積電池輸出的功率，單位為W/kg或W/L。
比功率是點評電池及電池包是否滿足電動汽車加速和爬坡能力的重要目標。
6、放電倍率（A）
①界說：放電倍率是指在規(guī)則時刻內(nèi)放出其額外容量（C）時所需要的電流值，它在數(shù)值上等于電池額外容量的倍數(shù)。
②舉例：以10Ah電池舉例，以2A放電,則放電倍率為0.2C，以20A放電,則放電倍率為2C。
7、充電辦法
①CC/CV：CC即恒流，以固定的電流對電池充電；CV即恒壓，以固定的電壓對電池充電，充電電流會跟著電池充溢逐步下降。
②涓流充電：指以小于0.1C電流對電池充電，一般在電池挨近充溢電時，迚行彌補充電時采用，若電池對充電時刻沒有嚴格要求的話，建議采用涓流充電辦法充電。
③浮充電：隨時對蓄電池用恒壓充電，使其保持必定的荷電狀況。
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8、充、放電深度（SOCDOD）：電池保有容量數(shù)值的表明辦法。
①荷電狀況state-of-ge（SOC）：蓄電池放電后剩余容量與全荷電容量的百分比。
②放電深度depthofdisge（DOD）：表明蓄電池放電狀況的參數(shù)，等于實際放電容量與額外容量的百分比。
③深度放電deepdisge：表明蓄電50％或更大的容量被釋放的程度。
④舉例：充、放電深度以百分比率來表明，如：容量為10Ah的電池放電后容量變?yōu)?Ah，可以稱為80%DOD；容量為10Ah的電池，充電后容量為8Ah，80%SOC。形容滿充溢放，一般稱為100%DOD。
9、內(nèi)阻（m?）
①界說：電池的內(nèi)阻是指電池在作業(yè)時,電流流過電池內(nèi)部受到的阻力。內(nèi)阻巨細首要受電池的資料、制作工藝、電池結(jié)構(gòu)等要素的影響。
②分類：電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，歐姆內(nèi)阻是由電極資料、電解液、隔閡電阻及各部分零件的觸摸電阻組成，極化內(nèi)阻包括電化學極化與濃差極化引起的電阻。
③影響要素：電池內(nèi)阻是一個非常復雜而又非常重要的特性，影響內(nèi)阻的要素有資料、結(jié)構(gòu)等。
④發(fā)作成果：因為內(nèi)阻的存在，當電池放電時，電流通過內(nèi)阻要發(fā)作熱量，耗費能量，電流越大，耗費能量越多，所以內(nèi)阻越小，電池的功能越好，不只電池的實際作業(yè)電壓高，耗費在內(nèi)阻上的能量也少。
10、自放電率（％/月）
①界說：電池在儲存進程中，容量會逐步下降，其削減的容量與電池容量的份額，稱為自放電率。
②原因：因為電極在電解液中的不穩(wěn)定性，電池的兩個電極發(fā)作了化學反應，活性物質(zhì)被耗費，轉(zhuǎn)為電能的化學能削減，電池容量下降。
③影響要素：環(huán)境溫度對其影響較大，過高溫度會加速電池的自放電
④表明：電池容量衰減（自放電率）的表達辦法和單位為：%/月。
⑤發(fā)作成果：電池自放電將直接降低電池的容量，自放電率直接影響電池的儲存功能，自放電率越低，儲存功能越好。
11、循環(huán)壽數(shù)（次）
①界說：二次電池閱歷一次充放電稱為一個周期或一次循環(huán)，電池在重復充放電后，容量會逐步下降，在必定的放電條件下，電池容量降至80%時，電池所經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)便是循環(huán)壽數(shù)。
②影響要素：不正確運用電池，電池資料，電解質(zhì)的組成和濃度，充放電倍率，放電深度（DOD%），溫度，制作工藝等都對電池的循環(huán)壽數(shù)有影響。
12、回憶效應
①界說：電池的回憶效應是指未徹底放電的電池，鄙人一次充電時所能充電的百分比。
②原因：電池內(nèi)物質(zhì)發(fā)作結(jié)晶，如鎳鎘電池中,Cd不斷集合成團構(gòu)成大塊金屬鎘，降低了負極的活性。
③防止：為了消除電池的回憶效應，在充電之前，有必要先徹底放電，然后再充電。
鋰離子電池無回憶效應。
13、放電平臺
指放電曲線中電壓根本保持水平的部分。放電平臺越高、越長、越平穩(wěn)，電池的放電功能越好。
14、電池組的一致性
由多個單體電芯串連、并聯(lián)在一起就組成了電池組。電池組的整體功能和壽數(shù)取決于其間功能較差的一個電芯，這就要求電池組中每個電芯功能的一致性要高。除了單體電芯本身功能的差錯和原資料質(zhì)量的好壞，最首要原因是制作工藝，工藝的改進對進步電池的質(zhì)量非常重要。
15、化成
電池制成后，通過必定的充放電辦法將其內(nèi)部正負極活性物質(zhì)激活，改進電池的充放電功能及自放電、儲存等綜合功能的進程稱為化成。電池通過化成后才干體現(xiàn)其真實的功能。一起化成進程中的分選進程可以進步電池組的一致性，使終究電池組的功能進步。
二、鋰電池結(jié)構(gòu)與原理解讀
1、鋰電池根本結(jié)構(gòu)
首要資料：正極、負極、電解液、隔閡
結(jié)構(gòu)：圓形、方形；疊片、卷繞
形態(tài)：聚合物(軟包裝)、液態(tài)鋰離子(鋼殼)
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2、鋰電池作業(yè)原理
正極資料：LiMn2O4，負極資料：石墨
充電時正極的Li+和電解液中的Li+向負極集合，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負極的碳素資猜中。放電時鑲嵌在負極碳素資猜中的Li失掉電子，進入電解液，電解液內(nèi)的Li+向正極移動。
3、鋰電池組成原理
①正極構(gòu)造
LiMn2O4(錳酸鋰)+導電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體（鋁箔）正極
②負極構(gòu)造
石墨+導電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體（銅箔）負極
4、充電進程
電源給電池充電,此刻正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上，正鋰離子Li+從正極“跳進”電解液里，“爬過”隔閡上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達負極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。
正極上發(fā)作的反應為LiMn2O4==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(電子)
負極上發(fā)作的反應為6C+XLi+Xe==LixC6
5、放電進程
電池放電，此刻負極上的電子e從通過外部電路跑到正極上，正鋰離子Li+從負極“跳進”電解液里，“爬過”隔閡上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達正極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。
正極上發(fā)作的反應為Li1-xMn2O4+xli++xe(電子)==LiMn2O4
負極上發(fā)作的反應為LixC6==6C+xLi+xe
