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先容一下锂离子电池轮回老化的测试方式
949 2024-12-09
先容一下锂离子电池轮回老化的测试方式
一、容量测试法
1.恒流充放电测试:
这是最根基的测试方式。在划定的温度环境(如常温 25℃)下,以恒定电流对锂离子电池停止充电,直至到达设定的充电停止电压,比方对罕见的三元锂离子电池,充电停止电压普通为 4.2V 摆布。而后再以恒定电流放电,直到到达放电停止电压,凡是三元锂离子电池放电停止电压约为 3.0V。经由进程记实每次轮回的充电容量和放电容量,便能够或许或许察看到电池容量随轮回次数的衰减环境。
比方,在对一款手机用锂离子电池停止测试时,设定充电电流为 0.5C(C 为电池的标称容量,如电池标称容量为 3000mAh,0.5C 即 1500mA),放电电流也为 0.5C,颠末 100 次轮回后,发明其放电容量从初始的 3000mAh 降落到了 2700mAh,这就直观地表现了电池容量的衰减。
2.差别倍率下的容量测试:
除在单一倍率下停止测试,还会在多个差别的充放电倍率下停止测试。比方,在 0.2C、0.5C、1C、2C 等差别倍率下别离停止充放电轮回。差别倍率下电池的容量表现差别,高倍率下电池的极化景象更严峻,容量衰减能够或许或许更快。
以电动汽车用锂离子能源电池为例,在 0.2C 倍率下轮回时,电池能够或许或许能够或许或许坚持较高的容量操纵率,但在 2C 倍率下轮回,由于电池外部的极化和发烧等身分,其容量衰减速率会较着加速,经由进程对照差别倍率下的容量衰减曲线,能够或许或许更周全地评价电池的机能和老化环境。
二、内阻测试法
1.交换阻抗测试(EIS):
这类方式是经由进程向电池施加一个小幅度的交换电压旌旗灯号(普通频次规模从几 mHz 到几百 kHz),而后丈量电池的交换电流呼应,从而获得电池的阻抗谱。在电池轮回老化进程中,其内阻会产生变更,经由进程 EIS 能够或许或许获得差别频次下内阻的变更环境。
比方,新的锂离子电池在高频区首要表现为电解液的欧姆内阻,在低频区首要表现为电极反应的电荷转移内阻和分散内阻。跟着轮回次数的增添,低频区的内阻能够或许或许会由于电极外表活性物资的变更和锂离子分散通道的梗阻而增大。经由进程对 EIS 谱图的阐发,能够或许或许深切领会电池外部的电化学反应进程和老化机理。
2.直流内阻测试:
该方式是经由进程在电池两头施加一个长久的直流脉冲电流(比方,电流脉冲延续时候为 10 - 30 秒),而后丈量电池两头的电压变更,按照欧姆定律计较出电池的内阻。在差别的轮回阶段停止直流内阻测试,能够或许或许察看到内阻随轮回次数的变更纪律。
比方,在测试电开东西用锂离子电池时,每颠末 10 次轮回,就停止一次直流内阻测试。起头时电池的直流内阻能够或许或许只要几十毫欧,跟着轮回次数增添,内阻能够或许或许会上升到几百毫欧,这标明电池的机能在逐步降落。
三、轮回寿命测试法
1.规范轮回寿命测试:
按照相干规范(如国际电工委员会 IEC 规范或国度规范 GB/T 等)划定的充放电轨制停止轮回测试。普通包含在特定的温度(如 25℃或低温 45℃)下,以必然的充放电倍率(如 0.5C 充电、0.5C 放电)对电池停止轮回,直到电池容量衰减到初始容量的某个百分比(如 80%)为止,记实轮回次数作为电池的轮回寿命。
以储能用锂离子电池为例,按照 GB/T 规范停止测试,在常温环境下,颠末数百次轮回后,若是电池容量衰减到初始容量的 80%,这标明电池在该利用前提下的轮回寿命已到达必然限制,这类方式能够或许或许间接评价电池在规范利用前提下的利用寿命。
2.加速轮回寿命测试:
为了延长测试时候,会接纳加速老化的方式。比方,经由进程进步充放电倍率、降落测试温度等手腕来加速电池的老化进程。不过,这类方式须要成立适合的加速模子来推算现实利用前提下的轮回寿命。
比方,在研讨新型锂离子电池资料时,为了疾速评价其机能,将测试温度进步到 60℃,充放电倍率进步到 2C,如许能够或许或许在较短的时候内察看到电池容量的疾速衰减和其余机能变更,而后按照加速老化模子推算在常温、普通倍率下的轮回寿命。
四、电压特征测试法
1.充放电曲线测试:
在电池轮回进程中,记实充电和放电进程中的电压 - 时候或电压 - 容量曲线。新电池的充放电曲线普通比拟光滑,跟着轮回次数的增添,曲线会产生变更。比方,充电曲线能够或许或许会呈现平台电压降落、充电末期电压降落等景象;放电曲线能够或许或许会呈现电压降落加速等环境。
对条记本电脑用锂离子电池,在初始状况下,其放电曲线从满电到没电的进程中电压降落较为安稳,颠末屡次轮回后,在放电早期电压便能够或许或许会呈现较着的降落,这反应了电池外部电极资料机能的变更和老化水平。
2.开路电压测试:
电池在颠末必然时候的静置(普通为几小时到十几小时,确保电池外部到达电化学均衡)后,丈量其开路电压。在电池老化进程中,开路电压会产生变更,由于电池外部的化学均衡状况产生了转变。
比方,在对锂离子电池组停止监测时,按期(如每周一次)丈量电池组中每一个电池的开路电压,跟着电池的老化,某些电池的开路电压能够或许或许会与其余电池呈现较着差别,这能够或许或许赞助判定电池的分歧性和老化环境,实时发明能够或许或许存在题目的电池。