动力电池充放电实验

锂离子动力电池的充放电性能
• 1.充放电特性 • 锂离子电池充电从安全、可靠及兼顾充电效率等方面考虑
，通常采用两段式充电方法。第一阶段为恒流限压，第二 阶段为恒压限流。锂离子电池充电的最高限压值根据正极 材料不同而有一定的差别。锂离子电池基本充放电电压曲 线如图5-7所示。图中曲线采用的充放电电流均为0.3C。
时间/s 量/A·h 量W/h 时间/s
电流/A
20/(0.2C) 3900 21.67 90.85 5763
14.24
30/(0.3C) 2420 20.17 84.93 4754
15.53
40/(0.4C) 729 8.11 34.482 4528
13.87
50/(0.5C) 700 9.8
41.68 3940
• 时率也叫做小时率，例如，电池的额定容量为50 A·h，以 5A电流放电，则时率为50 A·h/5A=10h，称电池以10小时 率放电。
• 从计算方法可见，放电率所表示的时间越短，所用的放电 电流越大；放电率所表示的时间越长，所用的放电电流越 小。
动力电池放电制度
• 倍率实际上是指电池在规定的时间内放出其额定容量所输 出的电流值它在数值上等于额定容量的倍数。
• 对充电过程进行综合考虑，由于充电电流与内阻能耗成平 方关系，是影响内阻能耗的主要因素，所以充电电流大的 内阻能耗大。在实际电池应用中，应综合考虑充电时间和 效率，选择适中的充电电流。
锂离子动力电池的充放电性能
• 2)放电深度对充电特性的影响。
恒温20℃，额定容量100A·h，不同SOC，0.3C恒流限压充电结果：
率、环境温度等多种因素影响。
• 一般来说，由于低温大电流放电时，电极的极化大，活性 物质不能充分利用，电池的电压下降较快。
• 低温或大电流(高倍率)放电时，终止电压可规定得低些。
• 小电流放电时，电极的极化小，活性物质能够得到充分利 用，终止电压可规定得高些。
动力电池充放电性能检测设备
• 电池充放电性能检测是最基本的性 能检测，一般由充放电单元和控制 程序单元组成，可以通过计算机远 程控制动力电池恒压、恒流或设定 功率曲线进行充放电。
14.94
60/(0.6C) 237 3.97 16.96 3212
16.16
80/(0.8C) 32 0.74 3.133 3129
14.15
图5-8 锂离子电池充电曲线
锂离子动力电池的充放电性能
• 在实际电池组应用中，可以以锂离子电池允许的最大充电 电流充电，达到限压后，进行恒压充电，这样在减少充电 时间的基础上，也保证了充电的安全性。
3 1.5
5.8
0.762
20 65.12 22.78 98.32 86.32 119 6 3.0
5.95
0.754
30 95.86 30.91 133.10 129.20 151 12 6.0
5.03
0.742
40 122.03 40.12 169.60 164.98 171 18 9.0
放电
充电
等 容 量 充 电 时 恒流 恒 流 充 单位容量 等 容 量
容 量 能 量 容 量 能 量 充 入 能 间/min 时间 电 容 量 平均充电 充 电 放
/A·h /W·h /A·h /W·h 量/W·h
/min /A·h 时间/min 电效率
10 32.85 13.32 57.40 43.10 58
动力电池充放电实验
议题
1 动力电池放电制度 2 动力电池的充放电性能（以锂离子电池为例） 3 动力电池充放电实验标准（以单体电池为例） 4 动力电池充放电实验目的及设备 5 动力电池充放电实验操作及过程
动力电池放电制度
• 放电制度就是电池放电时所规定的各种条件，主要包括放 电速率(电流)、终止电压和温度等。
• 通过电压、电流、温度传感器可进 行相应的参数测量以及实现动力电 池容量、能量Байду номын сангаас电池组一致性等评 价参数。
动力电池充放电性能检测设备
• 一般试验设备按照功率和电压等级分 类，来适应于不同电压等级和功率等 级的动力电池及电池组性能测试需要
• 例如，通用的电池单体测试设备，一 般选择工作电压范围0~5V，工作电流 范围0~100A，可满足多数车辆用动 力电池基本性能测试的基本要求。对 于大功率电池组的基本性能测试，电 压范围需要根据电池组的电压范围进 行选择，常用的通用测试设备要求在 电压范围0~500V，功率上限在 150~200kW。
锂离子电池基本充放电电压曲线
锂离子动力电池的充放电性能
• 锂离子电池放电在中前期电压稳定，下降缓慢，但在放电 后期电压下降迅速。在此阶段必须进行有效控制，防止电 池过放电，避免对电池造成不可逆性损害。对于不同的锂 离子电池，区别主要有两点：
• ①第一阶段恒流值，根据电池正极材料和制造工艺不同， 最佳值存在一定的差别。一般采用电流范围为0.2～0.3C 。
• 例如，3倍率(3C)放电，其表示放电电流的数值是额定容 量数值的3倍，若电池的容量为15A·h，那么放电电流应为 3×15=45A
• 习惯上称放电率在 1/3C以下为低倍率，1/3 C～3C为中倍 率，3C以上则为高倍率。
动力电池放电制度
• 2）放电终止电压 • 终止电压值与电池材料直接相关，并受到电池结构、放电
• ②不同锂离子电池在恒流时间上存在很大的差别，恒流可 充入容量占总体容量的比例也存在很大差别。
锂离子动力电池的充放电性能
• (1)充电特性的影响因素 • 1)充电电流对充电特性的影响。
• 额定容量100A·h，SOC=40％，恒温20℃ 不同充电率充电，参数结果:
电流/A 恒流 充入容 充 入 能 充入30A·h 充 入 30A ·h
• （1）放电电流 • 放电电流是指电池放电时的电流大小 • 放电电流的大小直接影响到电池的各项性能指标，因此，
介绍电池的容量或能量时，必须说明放电电流的大小，指 出放电的条件。 • 放电电流通常用放电率表示，放电率是指电池放电时的速 率，有时率或倍率两种表示形式。
动力电池放电制度
• 时率是以放电时间(h)表示的放电速率，即以一定的放电电 流放完额定容量所需的时间(h)，常用C/n来表示，其中， C为额定容量，n为一定的放电电流。