锂电池容量的测定方法介绍

2020-11-09 10:06:55 深圳市创新易电子科技有限公司

不同行业根据使用工况,具有不同的测试标准。关于3C产品用的锂离子电池,根据国标《GB/T18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》,电池的额定容量测试方法为:a)充电:0.2C5A充电;b)放电:0.2C5A放电;c)进行五个循环,其中有一次达到即判定为合格。


关于电动汽车行业,根据国标《GB/T31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》,电池的额定容量是指室温下电池以1I1(A)电流放电,达到终止电压时所放出的容量(Ah),其中I1为1小时率放电电流,其数值等于C1(A)。测试方法为:


a)室温下,以1I1(A)电流恒流充电至公司规定的充电终止电压时转恒压充电,至充电终止电流降至0.05I1(A)时停止充电,充电后搁置1h。


b)室温下,电池以1I1(A)电流放电,直到放电至公司技术条件中规定的放电终止电压;


c)计量放电容量(以Ah计),计算放电比能量(以Wh/kg计);


d)重复步骤a)-c)5次,当持续3次试验结果的极差小于额定容量的3%,可提前结束试验,取最后3次试验结果平均值。


(3)荷电状态SOC


SOC(StateofCharge)为荷电状态,表示在一定的放电倍率下,电池使用一段时间或长期搁置后剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。开路电压+安时积分法利用开路电压法估算出电池初始状态荷电容量SOC0,然后利用安时积分法求得电池运行消耗的电量,消耗电量为放电电流与放电时间的乘积,则剩余电量等于初始电量与消耗电量的差值。开路电压与安时积分结合估算SOC数学表达式为:


其中,CN为额定容量;η为充放电效率;T为电池使用温度;I为电池电流;t为电池放电时间。


DOD(DepthofDischarge)为放电深度,表示放电程度的一种量度,为放电容量与总放电容量的百分比。放电深度的高低和电池的寿命有很大的关系:放电深度越深,其寿命就越短。两者关系为SOC=100%-DOD


4)能量和比能


电池在一定条件下对外作功所能输出的电能叫做电池的能量,单位一般用wh表示。放电曲线中,能量的计算式为:W=∫U(t)*I(t)dt。恒流放电时,W=I*∫U(t)dt=It*ü(ü为放电平均电压,t为放电时间)


a.理论能量


电池的放电过程处于平衡状态,放电电压保持电动势(E)数值,且活性物质利用率为100%,在此条件下电池的输出能量为理论能量,即可逆电池在恒温恒压下所做的最大功。


b.实际能量


电池放电时实际输出的能量称为实际能量,电动汽车行业规定(《GB/T31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》),室温下蓄电池以1I1(A)电流放电,达到终止电压时所放出的能量(Wh),称额定能量。


c.比能量


单位质量和单位体积的电池所给出的能量,称质量比能量或体积比能量,也称能量密度。单位为wh/kg或wh/L。


放电曲线最基本的形式就是电压-时间和电流时间曲线,通过对时间轴进行变换计算,常见的放电曲线还有电压-容量(比容量)曲线、电压-能量(比能量)曲线、电压-SOC曲线等。

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