動力鋰離子電池重要性能參數(shù)

電壓

開路電壓=電動勢+電極過電位,工作電壓=開路電壓+電流在電池內(nèi)部阻抗上出現(xiàn)的電壓降.電動勢由電極和電解質(zhì)材料特性決定,電極的過電位與材料活性、荷電狀態(tài)和工況有關(guān).金屬鋰標(biāo)準(zhǔn)電極電位-3.05V,3V鋰離子電池3.3~2.3V,4V鋰4.2~3.7V,5V鋰4.9V~3.0V.

內(nèi)阻

電池在短時間內(nèi)的穩(wěn)態(tài)模型可以看作為一個電壓源,其內(nèi)部阻抗等效為電壓源內(nèi)阻,內(nèi)阻大小決定了電池的使用效率.電池內(nèi)阻包括歐姆電阻和極化電阻兩部分,歐姆電阻不隨激勵信號頻率變化,又稱交流電阻,在同一充放電周期內(nèi),歐姆電阻除溫升影響外變化很小.極化電阻由電池電化學(xué)特性對外部充放電表現(xiàn)出的抵抗反應(yīng)出現(xiàn),與電池荷電、充放強(qiáng)度、材料活性都有關(guān).同批電池,內(nèi)阻過大或過小者都不正常,內(nèi)阻過小可能意味材料枝晶生長和微短路,內(nèi)阻太大又可能是極板老化、活性物質(zhì)喪失、容量衰減,內(nèi)阻變化可以作為電池裂化的充分性參考依據(jù)之一.

溫升

電池溫升含義為電池內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度的差值.多數(shù)鋰離子電池充電時屬吸熱反應(yīng),放電時為放熱反應(yīng),兩者都包含內(nèi)阻熱耗.充電初期,極化電阻最小,吸熱反應(yīng)處于主導(dǎo)地位,電池溫升可能出現(xiàn)負(fù)值,充電后期,阻抗增大,釋熱多于吸熱,溫升新增,過充時,隨不可逆反應(yīng)的出現(xiàn),逸出氣體,內(nèi)壓、溫升升高,直到變形、爆裂.

內(nèi)壓

電池內(nèi)部壓力,由于電池內(nèi)部反應(yīng)逸出氣體導(dǎo)致氣壓增大,氣壓過大將撐破殼體和發(fā)生爆裂,基于安全考慮,一方面鋰離子電池都設(shè)計了單向的防爆閥門,一方面用塑殼制造.析氣反應(yīng)常伴隨著不可逆反應(yīng),也就意味著活性物質(zhì)的損失、電池容量的下降,無析氣、小溫升充放電是最理想的.

電量

電學(xué)里,電量用Wh表示,是能量單位,一度電等于1kWh,電池常用Ah計算電量,有關(guān)動力鋰離子電池側(cè)重于功率和能量大小,用Wh更直接一些,因?yàn)殡姵氐碾妷菏亲兓?其全程變化量可達(dá)到極大值的一半左右,用Ah計算電量不能正確描述電池的動力驅(qū)動能力,但Ah作為電池的電量單位自有其歷史和道理,在不引起歧義的地方兩種電量單位都可以使用.

荷電

電池還有多少電量,又稱剩余電量,常取其與額定容量或?qū)嶋H容量的比值,稱荷電程度.是人們在使用中最關(guān)心的、也是最不易獲得的參數(shù)數(shù)據(jù),人們試圖通過測量內(nèi)阻、電壓電流的變化等推算荷電量,做了許多研究工作,但直到目前,任何公式和算法都不能得到統(tǒng)計數(shù)據(jù)的有效支持,指示的荷電程度總是非線性變化.