本帖最后由sjl2001于2017-2-1410:10編輯春節(jié)就這么不知不覺的過去了，我承認又犯懶了，這么久第二集電池講座還沒有出來，各位久等了。

首先回顧一下上一集的內(nèi)容http://bbs.專注于大電流電感設(shè)計、制造/thread-511714-1-1.html上一集主要介紹了電池相關(guān)的基本概念，這一集將分析一下電池的基本特性。

鋰離子電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)主要依靠鋰離子穿透隔膜在正負極之間的遷移儲存和釋放能量的。

鋰電池反應(yīng)機理如圖所示。

電池反應(yīng)機理

負極材料一般是層狀結(jié)構(gòu)的石墨，一般以正極材料命名電池，如鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池等。

鋰離子電池利用的是化學(xué)反應(yīng)形成的鋰離子濃度差原理構(gòu)成的，正負極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。

隔膜采用高強度薄膜聚烯烴多孔膜結(jié)構(gòu)，主要作用是分隔正負電極防止短路，此外隔膜還具有導(dǎo)通電解質(zhì)離子的功能。

電子無法通過隔膜只能通過集流體從電池外部形成電流。

充電時鋰離子從正極脫出經(jīng)過電解液嵌入負極，負極表面聚集大量鋰離子呈富鋰狀態(tài)，正極呈現(xiàn)貧鋰狀態(tài)。

此時，電子在外電路形成從正極到負極的電流進行電荷補償。

放電時鋰離子從負極脫出，通過電解液嵌入正極，此時正極富鋰狀態(tài)，負極貧鋰狀態(tài)，外電路形成從負極到正極的電流進行電荷補償。

從鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)過程可以發(fā)現(xiàn)，鋰離子傳遞電荷的能力與鋰離子濃度和嵌入化合物的種類有關(guān)。

在穩(wěn)定狀態(tài)下不同soc狀態(tài)電池電動勢是存在固定的非線性關(guān)系的。

具體曲線如圖所示。

電池電壓特性

從圖中看，soc低的時候開路電壓低，一直到20%soc時幾乎是線性增大的，中間20%-60%和70%-100%有兩個平臺，在實際充電過程中由于極化現(xiàn)象充電末期電壓有一個陡增的過程。

這個圖是磷酸鐵鋰電池開路電壓曲線。

三元材料電池也存在類似曲線，但中間平臺期不那么明顯。

有感興趣的可以找一些相關(guān)文獻學(xué)習(xí)一下。

電池根據(jù)他的反應(yīng)特點進行建模，比較常見的模型是等效電路模型

等效電路模型

模型中Uocv就是電動勢，R是等效歐姆內(nèi)組，表示電池正負極材料的固有物理屬性，R1就是極化內(nèi)組，屬于電化學(xué)特性，并聯(lián)的電容是極化電容。

U代表測量得到的端電壓。

電池在充放電過程中，由于電流的作用，內(nèi)組上產(chǎn)生電壓降，充電時高于開路電壓，放電時低于開路電壓。

不同倍率電池放電曲線如圖所示。

不同倍率電池放電曲線

電池歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)組曲線

圖中R0是歐姆內(nèi)組，R1是極化內(nèi)組，較低SOC時歐姆內(nèi)組大，極化內(nèi)組也大，在中段SOC都相對平穩(wěn)。

一般電池內(nèi)組幾個毫伏，隨溫度變化規(guī)律如上圖所示。

此外，鋰離子電池老化特性也十分重要，包括日歷老化和充放電循環(huán)使用造成的老化。

所謂日歷老化，就是化成完成后，長時間靜置，電池容量會衰減，這個過程一般時間比較長，幾個月甚至1年。

而使用老化主要是電池使用過程中負極表面形成阻礙鋰離子遷移的SEI膜，隨著SEI膜的增厚，鋰離子遷移受阻，傳遞能量也變少。

典型的老化曲線如圖所示。

電池老化曲線

圖中是不同倍率循環(huán)老化的曲線，倍率越大老化越快。

這只是恒流充放電老化的曲線，而實際工況下的老化還需要進一步研究，由于沒有普遍性和對比的可能，所以一般都采用固定工況和循環(huán)老化來評價電池老化特性。

至此，電池開路電壓特性、放電特性、老化特性、內(nèi)組特性等都介紹完畢，希望上述內(nèi)容對看客們有所益處。

老規(guī)矩，提兩個問題：1、從上面圖中曲線看，在低溫環(huán)境下放電時電池開路電壓與室溫相比大還是小？2、電池老化后內(nèi)組變化趨勢增大還是減小？免責(zé)聲明：本期所用配圖來自期刊文獻和網(wǎng)絡(luò)資源，如需轉(zhuǎn)載請注明。

本人對本文內(nèi)容不負任何法律責(zé)任。

此帖出自電源技術(shù)論壇

電池

跟帖回答問題有機會獲得10400mAh小米移動電源一個

恭喜@xyx518809最終獲得此移動電源

搶沙發(fā)

總結(jié)的不錯低溫下鋰電池內(nèi)阻變大，容量變小。

低溫時電解液粘度增加、鋰離子在電解液中擴散系數(shù)降低，正負極表面阻抗大在低溫環(huán)境下放電時電池開路電壓與室溫相比，，，好像與剩余電量有關(guān)比如，低溫會使電池電壓降低，如果用手捂一下就可以升高電壓

本帖最后由gmchen于2017-2-1009:57編輯按照樓主給出的老化曲線大致算了一下，以容量下降到90%計算，每次全放電，壽命1200，總放電容量1200；每次放電80%，壽命4000不到一點，總放電容量3200不到一點；每次放電30%，壽命11000，總放電容量3300。

看來鋰電池還是要勤充電，至少不能放電80%以上。

gmchen發(fā)表于2017-2-1009:55按照樓主給出的老化曲線大致算了一下，以容量下降到90%計算，每次全放電，壽命1200，總放電容量1200；每次...

上述數(shù)據(jù)曲線都來自文獻，所用電池存在個例，而且老化數(shù)據(jù)是恒流循環(huán)充放電得到的，與實際工況老化情況有區(qū)別。

但是循環(huán)老化數(shù)據(jù)可以有一定的參考價值。

電池使用盡量避免過高溫度和過低溫度下使用，如果DOD比較低，循環(huán)次數(shù)會多一些。

盡量工作在電壓平臺期也是必要的，保證供電穩(wěn)定性。

qwqwqw2088發(fā)表于2017-2-1008:57總結(jié)的不錯低溫下鋰電池內(nèi)阻變大，容量變小。

低溫時電解液粘度增加、鋰離子在電解液中擴散系數(shù)降低，正...

低溫下放電確實存在你說的現(xiàn)象，低溫下電壓曲線畸變比較嚴(yán)重。

低溫下電量放不出來是可以恢復(fù)的，當(dāng)溫度回升后就能放出來了。

用手吾一下其實就是溫度回升，這也是熱管理常用的辦法。

eric_wang發(fā)表于2017-2-1014:09跟帖回答問題有機會獲得10400mAh小米移動電源一個

謝謝老大支持

sjl2001發(fā)表于2017-2-1014:23低溫下放電確實存在你說的現(xiàn)象，低溫下電壓曲線畸變比較嚴(yán)重。

低溫下電量放不出來是可以恢復(fù)的，當(dāng)溫度回...

手捂電池柯南《774又甜又冰的宅急便》出現(xiàn)過

sjl2001發(fā)表于2017-2-1014:20上述數(shù)據(jù)曲線都來自文獻，所用電池存在個例，而且老化數(shù)據(jù)是恒流循環(huán)充放電得到的，與實際工況老化情況有...

盡管是文獻數(shù)據(jù)，參考價值還是很顯然的。

又看了一遍所有的曲線，從容量-SOC來看，20%~30%有一個拐點。

從內(nèi)阻-SOC曲線來看，歐姆電阻變化比較平緩，極化電阻在30%~40%有明顯變化。

由于手機一類電器，放電倍率是出廠已經(jīng)基本固定的，用戶唯一能控制的就是充放電的周期，上述曲線似乎也提示用戶勤充電。

以前用鎳鎘電池的時候怕記憶效應(yīng)總是等徹底放電后再充電，看來鋰電池要改變這個習(xí)慣了。

lzwml發(fā)表于2017-2-1016:44手捂電池柯南《774又甜又冰的宅急便》出現(xiàn)過

服了對柯南是真愛啊

gmchen發(fā)表于2017-2-1019:09盡管是文獻數(shù)據(jù)，參考價值還是很顯然的。

又看了一遍所有的曲線，從容量-SOC來看，20%~30%有一個拐點。

...

我還是覺得對于電子設(shè)備不能用戶將就電池應(yīng)該是電池配合用戶使用習(xí)慣，按這個目標(biāo)來看，現(xiàn)在的電子產(chǎn)品基本滿足這個要求，但還需要注意充電周期，低溫充電等問題。

畢竟電池還沒那么完美

更多sjl2001關(guān)于電池方面的討論盡在：聽sjl2001講述關(guān)于電池的那些事兒http://bbs.專注于大電流電感設(shè)計、制造/forum....1813&fromuid=536508

okhxyyo發(fā)表于2017-2-1309:24更多sjl2001關(guān)于電池方面的討論盡在：聽sjl2001講述關(guān)于電池的那些事兒http://bbs.專注于大電流電感設(shè)計、制造/foru...

謝謝掛鏈接

sjl2001發(fā)表于2017-2-1310:22謝謝掛鏈接

內(nèi)容非常精彩，我期待著更多出爐~~啦啦啦~~~

okhxyyo發(fā)表于2017-2-1310:51內(nèi)容非常精彩，我期待著更多出爐~~啦啦啦~~~

我努力哈

sjl2001發(fā)表于2017-2-1311:10我努力哈

加油！

有一個問題soc與電壓的關(guān)系那張圖：磷酸鐵鋰電池的上限電壓應(yīng)該在3.7V，下限電壓應(yīng)該是2V圖中3.25V是平臺電壓，是50%SOC

本帖最后由sjl2001于2017-2-1323:36編輯xyx518809發(fā)表于2017-2-1323:18有一個問題soc與電壓的關(guān)系那張圖：磷酸鐵鋰電池的上限電壓應(yīng)該在3.7V，下限電壓應(yīng)該是2V圖中3.25V是平...

一般磷酸鐵鋰電池充電上限截止電壓3.65V，下限截止電壓2.5V你給出的這張圖，缺少橫坐標(biāo)應(yīng)該是SOC，這個曲線不是所有電池都固定不變的，不同廠家和配方的電池都會有差別。

具體3.25V對應(yīng)多少soc要先實驗測得這個曲線后才好判斷。

另外，我說的soc-ocv對應(yīng)曲線是指的開路電壓，你這個是充電電壓曲線，由于電池存在內(nèi)阻，充電時會疊加一個過電勢，所以這個實際曲線和開路電壓曲線略有差別。

簡單的獲得OCV的方法，就是用極小的電流充電和放電，盡可能小的減少過電勢的影響，最終獲得近似的開路電壓曲線。