锂电放电倍率与放电电流的问题

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锂电池基础知识100问

11、什么是电池的容量？电池的容量有额定容量和实际容量之分。

电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。

Li-ion规定电池在常温、恒流（1C）恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3h，电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。

容量常见单位有：mAh、Ah=1000mAh）。

12、什么是电池阻？是指电池在工作时，电流流过电池部所受到的阻力。

有欧姆阻与极化阻两部分组成。

电池阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。

阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。

是衡量电池性能的一个重要参数。

注：一般以充电态阻为标准。

测量电池的阻需用专用阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。

13、什么是开路电压？是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。

一般情况下，Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右，放电后开压为3.0V左右，通过电池的开路电压，可以判断电池的荷电状态。

14、什么是工作电压？又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。

在电池放电工作状态下，当电流流过电池部时，不需克服电池的阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电池，充电时则与之相反。

Li-ion的放电工作电压在3.6V左右。

15、什么是放电平台？放电平台是恒压充到电压为4.2V并且电电流小于0.01C时停充电，然后搁置10分钟，在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。

是衡量电池好坏的重要标准。

16、什么是（充放电）倍率？时率？是指电池在规定的时间放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。

如电池的标称额定容量为600mAh 为1C（1倍率），300mAh则为0.5C,6A(600mAh)为10C.以此类推.时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh的电流为1小时率,以此类推.17、什么是自放电率？又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。

常用锂电参数与计算公式

常用锂电参数与计算公式其中，法拉第常数(F)代表每摩尔电子所携带的电荷，单位C/mol，它是阿伏伽德罗数NA=6.02214某1023mol-1与元电荷e=1.602176某10-19C的积，其值为96485.3383±0.0083C/mol故而，主流的材料理论容量计算公式如下:LiFePO4摩尔质量157.756g/mol，其理论容量为：同理可得：三元材料NCM(1:1:1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)摩尔质量为96.461g/mol，其理论容量为278mAh/g,LiCoO2摩尔质量97.8698g/mol，如果锂离子全部脱出，其理论克容量274mAh/g.石墨负极中，锂嵌入量最大时，形成锂碳层间化合物，化学式LiC6，即6个碳原子结合一个Li。

6个C摩尔质量为72.066g/mol，石墨的最大理论容量为：对于硅负极，由5Si+22Li++22e-↔Li22Si5可知，5个硅的摩尔质量为140.430g/mol，5个硅原子结合22个Li，则硅负极的理论容量为：这些计算值是理论的克容量，为保证材料结构可逆，实际锂离子脱嵌系数小于1，实际的材料的克容量为：材料实际克容量=锂离子脱嵌系数某理论容量（2）电池设计容量电池设计容量=涂层面密度某活物质比例某活物质克容量某极片涂层面积其中，面密度是一个关键的设计参数，主要在涂布和辊压工序控制。

压实密度不变时，涂层面密度增加意味着极片厚度增加，电子传输距离增大，电子电阻增加，但是增加程度有限。

厚极片中，锂离子在电解液中的迁移阻抗增加是影响倍率特性的主要原因，考虑到孔隙率和孔隙的曲折连同，离子在孔隙内的迁移距离比极片厚度多出很多倍。

（3）N/P比负极活性物质克容量某负极面密度某负极活性物含量比÷（正极活性物质克容量某正极面密度某正极活性物含量比）石墨负极类电池N/P要大于1.0，一般1.04~1.20，这主要是出于安全设计，主要为了防止负极析锂，设计时要考虑工序能力，如涂布偏差。

高倍率动力锂电池规格

高倍率动力锂电池规格高倍率动力锂电池是一种什么电池呢？其实通俗的讲就是能够支持多少倍自身标准放电电流的电池就叫倍率电池，比如1C就是一倍率，2C就是2倍率等，一般10C或以上的就叫高倍率电池了。

具体怎么更好的了解高倍率动力锂电池呢？下面就有格瑞普电池厂家给大家做一下相关的介绍吧。

高倍率是相对于普通倍率而言，代表的是锂离子电池的充放电能力。

高倍率电芯分为放电倍率和充电倍率，用“C”来表示电池充放电电流大小的比率，即倍率。

如10000mAh的电池，0.2C表示电池是以2000mA的电流放电（10000mAh的0.2倍率），1C表示10000mAh的电池以10000mAh的1倍率电流进行放电，假如这个电池支持最大20C的电流放电，也就是电池标签上标有20C稳定放电的话，这个电池的最大允许稳定放电电流是：200000mA、200A；电池的最大电流放电是放电的时间是：10000mAh=10Ah，也就是以10A电流放电可以放1小时，那么200A电流就是可以放电的时间是10Ah/200Ah×1小时=0.05小时=3分钟；高倍率动力锂电池的不同主要是看其支持倍率放电的C数，区分也是按照C数来分的，一般来说，一个支持10C放电倍率的高倍率电池可以接受比10C放电要求低的用电设备使用，但是却不支持用电电流比20C高的用电设备使用，否则电池容易鼓包损毁。

所以对于高倍率动力锂电池来说其规格主要是按照支持放电的倍率C数来分，然后加上电池大小尺寸和编号，下面是格瑞普电池生产制造的部分高倍率动力锂电池规格参数表：上面是部分高倍率锂电池电芯型号规格参数，仅供大家参考学习。

其实高倍率锂电池现在在市面上商用的主要有高倍率聚合物锂电池和高倍率磷酸铁锂电池这两大种类，由于它们各自生产制造的原材料不同，所以它们能够提供的倍率放电C数范围也是不同的。

高倍率聚合物锂电池可以支持1C到120C倍率范围内的某一个倍率进行定制生产，而高倍率磷酸铁锂电池则是支持1C到45C倍率范围内的某一放电倍数进行定制生产。

锂电知识问答(一)

锂电知识问答（一）时间：2009-02-05锂电知识问答（一）1、什么是Li-ion电池？Li-ion是锂电池发展而来。

所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。

举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。

锂电池的正极材料是锂金属，负极是碳。

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。

而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。

回正极的锂离子越多，放电容量越高。

我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。

Li-ion就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。

所以Li-ion又叫摇椅式电池。

2、Li-ion电池有哪几部分组成？（1）电池上下盖（2）正极——活性物质为氧化锂钴（3）隔膜——一种特殊的复合膜（4）负极——活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳（分为钢壳和铝壳两种）3、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？Li-ion具有以下优点：1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V：2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L（2倍于Nl-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。

锂电池充放电循环测试

通常电池会标明如下参数

标称容量:60AH 单体放电截止电压:2.8V 单体充电截止电压:3.7V 标准充放电电流:0.5—1C
开路电压特性
不同温度下的电压特性
不同倍率工作电流下的电压特性
充电方式 1 恒流充电 2 恒压充电 3 恒流恒压充电
锂电池的电压特性
锂电池电压与寿命的关系

1 对于正常设备，在开启交流电之前需要检查电池的连接是否可靠，是否存在短路现象，确认后方可开启交流电源，同时打开负载 2 电池在充放电时禁止关闭交流电源，必须要先停止循环，然后在关闭交流电源。若是不小心直接关闭了交流电源，需立即关闭设备下部的直流断路器(逆时针旋转设备下部的白色开关)。
放电效率

放电效率---指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与额定容量之比主要受放电倍率，环境温度，内阻等因素影响，一般情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。温度越低，放电效率越低。
充放电过程简介
锂离子电池的电压特性

动力锂离子电池的电压特性是电池荷电状态soc估计的关键数据，是电池能量管理的一个依据，更是整车动力系统参数匹配的基础。 State of charge(soc)---荷电状态指的是：电池的实际容量与额定容量的百分比
电压与容量关系
设备简介
图1-1 电池循环充放电系统
监控器主界面菜单区Fra bibliotek主窗区
确认显示界面
参数显示界面
信息查询界面
告警与切换界面
设置界面
参数设置界面
测试设置项目
1、电池单节欠压 2、电池端欠压 3、放电容量达到停止容量 4、放电时间达到设定值 5、充电截止电压

锂离子电池不同充电倍率下的能量效率研究

锂离子电池不同充电倍率下的能量效率研究【摘要】目前电动汽车用锂离子电池已发布使用的行业标准是QCT/743-2006，其规定的锂离子通用的充放电电流为C/3（C为电池的标称容量），沿用参考的是国际标准ISO WD12405-1-2011，所以目前大多数电池厂家给定的标准充电方法为：以恒定电流速率（C/3）对电池充电，直至达到充电截止电压上限，然后保持该电压级别，同时充电速率会降至涓流充电。

而本文通过测试锂离子电池在不同充电倍率下能量效率，综合比较各种充电倍率下的优缺点，从而积累电动汽车用锂离子电池的相关充电特性数据，分析得出一种最优的充电策略。

【关键词】锂离子电池;不同倍率;充电效率1.引言近年来，随着锂离子电池研究水平的提高和制造技术的不断改进，锂离子电池的应用领域也越来越广泛，锂离子电池作为化学电源的一种能源形式，具有工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、安全性好等优点，在煤炭、石油、天然气等不可再生能源日益枯竭的今天被看好可以作为未来普遍使用的新能源之一，尤其是在电动汽车以及混合电动汽车及其相关领域的研究和应用得到迅速的发展[1]。

与此同时，锂离子电池的快速充放电问题也越来越受到人们关注。

如何设计出一种安全、快速、有效率的充电方式，也是锂离子动力电池应用于电动汽车行业研究的热潮，目前国内生产锂离子动力电池的厂家非常多，虽然每种不同的电池都有各自的充电策略，但普遍使用的充电方式为CCCV（即恒流恒压充电），恒流充电的电流若过大，虽然节省了时间但同时可能会导致电池内部过热，电池过充等问题，恒流充电选取的电流若过小，虽然保护了电池，但会严重降低充电效率，所以选取一个合适的充电电流值，在保证电池寿命及安全的前提下，最大的提高充电效率及能量的利用率就显得十分必要。

本文以磷酸亚铁锂电池作为充放电的测试对象，采用美国A V （AeroVironment）公司生产的MT-30电池测试设备以及SmartGuard采集器，以恒流恒压充电方式测试单体电池在不同倍率充电电流下的能量往返效率、充电时间，综合评价不同倍率充电的优缺点。

电池基础知识试题及答案

电池基础知识试题一．填空题1. 锂电池Un38.3测试是指联合国针对危险品运输专门制定的《联合国关于危险品运输建议书——试验和标准手册》第38.3章的要求。

2. 2.UN38.3测试分别为哪8个试验T1高度模拟T2 温度试验T3 振动试验 T4 冲击试验T5 外部短路试验 T6 撞击\挤压试验T7 过充电试验 T8 强制放电试验 .3.UN38.3中高度摸拟试验电池和电池组在压力不大于 11.6kpa和温度 25℃的环境下存放至少6小时.4. 锂电池大致可分为两类“锂金属电池”和“锂离子电池”5.UN38.3针对前后质量亏损计算公式：质量损失＝（M1－M2）/M1×100％6.GB/T18287-2000热冲击电池温度以5℃±2℃的速率升至150℃±2℃并保温30min。

应不起火、不爆炸。

7.振动：物体沿某一中心点做往返运动；分类：正旋振动：正旋定频和正旋扫频、随机振动8.冲击的分类冲击波形（脉冲波形）：半正旋波，矩形波，梯形波，后峰/后峰锯齿波9.自放电(self discharge)就指：不向外部提供电流，电流容量内部流失减少的现象.二．简答题：1.以容量为900mAh的手机电池为例，讲述放电时率和放电倍率及二者的关系。

答：若以1小时率放电，则放电电流=容量/放电时率=900mAh/1h=900mA，放电倍率=放电电流/容量=900 mA /900mAh =1/放电时率=1C。

若以5小时率放电，则放电电流=容量/放电时率=900mAh/5h=180mA，放电倍率=放电电流/容量=180 mA /900mAh =1/放电时率=0.2C。

根据放电倍率的定义仍以900mAh电池为例，1C电流充放电就是1*900=900mA的电流放电，0.5C电流充放电就是0.5*900=450mA的电流放电，0.2C电流充放电就是0.2*900=180mA的电流放电。

2.简迷怎样测试UN38.3强制放电答：每个电池必须在环境温度下与12伏特的直流电电源串联在起始电流等于制造商给定的最大放电电流的条件下强制放电。

锂电池的倍率的定义和计算

锂电池的倍率的定义和计算我们来了解一下什么是锂电池的倍率。

倍率是指锂电池的放电速率，通常用C表示。

C值越大，表示锂电池的放电速率越快。

例如，一个1C的锂电池，即可以在1小时内将全部电量放出；而一个2C的锂电池，即可以在半个小时内将全部电量放出。

因此，倍率可以用来衡量锂电池的放电性能。

接下来，我们将介绍如何计算锂电池的倍率。

计算倍率需要知道两个关键参数：电池容量和最大允许放电电流。

电池容量通常用单位安时（Ah）表示，而最大允许放电电流通常用单位安培（A）表示。

计算倍率的公式如下：倍率（C）= 最大允许放电电流（A）/ 电池容量（Ah）举个例子来说明。

假设一个锂电池的容量为2Ah，最大允许放电电流为4A，则计算倍率的公式为：倍率（C）= 4A / 2Ah = 2C因此，这个锂电池的倍率为2C。

这意味着它可以在2小时内将全部电量放出。

需要注意的是，锂电池的倍率并不代表着其性能的优劣。

不同应用场景下，对锂电池的倍率要求也不同。

一般来说，倍率越高，锂电池的放电速率越快，但电池的寿命也会相应减少。

因此，在选择锂电池时，需要根据具体的应用需求来确定合适的倍率。

锂电池的倍率还与其化学组成和内部结构等因素有关。

不同类型的锂电池，如锂离子电池和锂聚合物电池，其倍率特性也有所不同。

因此，在使用锂电池的过程中，需要根据具体的电池型号和厂家提供的参数来合理使用，以确保电池的安全和性能。

锂电池的倍率是衡量其放电速率的指标，可以通过最大允许放电电流和电池容量来计算。

选择合适的倍率能够满足不同应用场景的需求。

在使用锂电池时，需要根据具体情况选择适当的倍率，并注意电池的安全使用和维护。

关于锂电池的基本知识

首先进行一些基础的解释，解释一下锂电池的这些指标，看到现在有很多很多的新手甚至是老鸟总被这些指标弄得一头雾水的在此作为一个知识性的普及吧！应该对大家有用说的不对的欢迎指正。

1.电压：通常有3.6V锂离子电池，3.7V锂聚合物电池他们在%电压方面的%充电和使用基本上可以归为一类，标准放电平台都是3.0V~4.2V 也就是安全电压。

当然这个使用上的一类只是电压上的！电流方面锂离子电池远远不如锂聚合物电池。

稍候阐述。

2.容量：通常有mAh Ah等。

这是一个复合型单位，mA,A代表的是电流 1000MA=1A （A:安培amper）H当然就是时间（H:Hour，小时）这些都是英文的简写。

例如一块电池如果是1000mAh的那么就代表该电池在1小时放完自身所有电量的情况下（从4.2V~2.0V）(V:volt 伏特)能够达到1000mA的平均电流。

或者简单一些可以理解为能够以1000mA的电流放电持续1小时。

1000MAH可以换算为1Ah，这里大家存在一个误区，可能简单的认为我们以2000mAh的电流放这块电池那么这块电池的放电时间就可以坚持半小时。

这样说不能说是错误的但至少是不严谨的。

因为随着电流的增加电池的内阻不变的情况下，产生的热量在不断的增加，并且电池的内阻越是大电流的情况下体现的越明显，因为外部电路的电阻随着放电电流的增加必然减少而电池内阻不变的情况下必然导致效率降低发热增高，所以刚才提到的举例的那块电池在2000MAH下放电时间必然少于半小时并且电流越大这点体现的越明显，也就是说这块电池在10A的情况下放电时间将远远少于6分钟！还有另一种容量单位，在模型中不常用，就是瓦时（WH）瓦特/每小时简单的说就是用电压乘以电流得到的。

仍然是上边举例的电池1000ma放电1小时那么它的电量就是3.7Vx1000mah=3700mWh(毫瓦/小时)=3.7WH代表这块电池能够以3.7瓦的功率放电1小时。

换一个例子大家就可以理解了，例如我的450级直升机的电池是3S1P 2200MAH 20C 11.1V的那么我的这个电池就是大概是120W左右这样用电池的24.4Wh除以120W约等于0.2小时=12分钟了。

锂电最基础100问答

1、一次电池和充电电池有什么区别？ (4)2、一次电池和二次电池还有其他的区别吗？ (4)3、可充电便携式电池的优缺点是什么？ (4)4、充电电池是怎样实现它的能量转换？ (4)5、什么是Li-ion电池？ (5)6、Li-ion电池有哪几部分组成？ (5)7、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？ (5)8、什么是锂离子制造过程？ (6)9、锂离子安全特性是如何实现的？ (6)10、什么充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？ (7)11、为什么恒压充电电流为逐渐减少？ (7)12、什么是电池的容量？ (7)13、什么是电池内阻？ (7)14、什么是开路电压？ (8)15、什么是工作电压？ (8)16、什么是放电平台？ (8)17、什么是（充放电）倍率？时率？ (8)18、什么是自放电率？ (8)19、什么是内压？ (9)20、为什么电池要储存一段时间后才能包装出货？ (9)21、为什么要化成？ (9)22、什么是分容？ (9)23．什么是压降？ (9)24．什么是静态电阻？ (10)25．什么是动态电阻？ (10)26．什么是电池的负载能力？ (10)27、什么是充电效率？什么是放电效率？ (10)28．目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？ (10)29、Ni-Cd、NiMH、Li-ion各技术参数比较。

(11)30、目前在使用和研究的“绿色电池”有哪些？ (11)31、什么电池将会主宰电池市场？ (11)32、什么是锂离子蓄电池？ (11)33、锂离子蓄电池的工作原理? (12)34、锂离子蓄电池与镍/镉、镍/氢、铅酸蓄电池相比有哪些优点？ (12)35、何为电池的平均电压？ (12)36、何为电池的能量密度？ (12)37、何为电池的容量？ (12)38、何为电池的设计容量？ (12)39、何为电池额定容量？ (12)40、锂离子蓄电池的工作温度范围？ (13)41、何为电池的倍率放电？ (13)42、何为电池的小时率放电？ (13)43、锂离子蓄电池由那些原材料组成？ (13)44、锂离子蓄电池型号与电池的那些特征有关？ (13)45、影响锂离子电池循环性能的两个最重要的因素是什么？ (13)46、如何在生产过程中控制电池内部的水份？ (13)46、锂离子蓄电池的活性正极材料是什么？ (14)47、锂离子蓄电池的活性负极材料是什么？ (14)48、电极材料为何要加入导电剂？ (14)49、锂离子蓄电池的电解液的组成是什么？ (14)50、配料的目的是什么？ (14)51、正、负极片拉浆的三个基本参数。

温度及放电倍率对电池性能影响的实验研究

姜久春等利用？昆合脉冲功率测试方法测试电池在不同温度及ＳＯＣ较低情况下的变化情况。本文基于实验数据，通过最小二乘法拟合了电
Ｃｈａｒｇｅ，简称ＳＯＣ）表现出来的。为了减少或消除上述差异，需要采用电池成组技术及均衡管理技
一
致性越差。电池的最高温度与放电倍率有关，正极处的温度最高，负极温度与正极的温度差随着放电倍率的增大而增大。锂离子电池温度一致性库伦效率Ｂ开路电压ＴＭ９１２．９；文献标志码
关键词
中图法分类号
作为目前电动汽车高电能储备的主流型式，锂离子动力电池正越来越多地受到人们的关注Ｊ。
由于锂离子动力电池单体的能量、功率等性能参数满足不了电动汽车的要求，实际使用时，常将数量
巨大的电池串联成组使用，但是由于电池不一致、
以及电池的热管理都有重要的现实意义。文献［１４］中，唐志远等分析了锂离子电池高倍率放电性
＠
２０１３Ｓｅｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
温度及放电倍率对电池性能影响的实验研究
姜翠娜李红罗玉涛谢斌何小颤
（华南理工大学机械与汽车工程学院；广东省汽车工程重点实验室，广州５１０６４０）
摘
要
动力锂离子电池的ＳＯＣ — ＯＣＶ关系曲线，库伦效率、温度、放电倍率对电池内阻、电压一致性影响和放电倍率与温度的

不同放电倍率下锂电池发热分析与试验

不同放电倍率下锂电池发热分析与试验盘朝奉;张良;陈龙;江浩斌;丁亚强【摘要】针对纯电动汽车在放电过程中发热严重的问题,对不同放电倍率下电池的发热情况进行探究.建立一个准确的电池发热模型.首先进行不同温度下的内阻试验,采用密集的温度区间进行试验,探究不同温度对电池内阻的影响,验证了电池内阻随温度变化的规律,然后通过CATIA建立单体电池3维模型,导入到ICEM中划分网格,在网格质量达到标准的前提下,最后通过FLUENT软件对锂电池进行热流场的分析,分别模拟不同放电倍率下电池发热情况,并进行试验验证.结果表明:放电倍率对电池的温升影响很大,大放电倍率下的电池温升更快,温度更高.%To solve the problem of serious heat generating during the discharge of electric vehicle, the heating conditions of battery with different discharge rates were investigated.An accurate model of the battery heating was established.The internal resistance experiments were conducted at different temperatures using dense temperature range.The influence of temperature on internal resistance of battery was discussed to verify the changing regularity of battery internal resistance with temperature.The three-dimensional model of single battery was established by CATIA and imported into ICEM to divide the mesh.Under the premise of grid quality, the thermal field of lithium battery was analyzed by FLUENT software.The battery heating conditions were simulated for different discharge rates and verified by experiment.The results show that the discharge rate has great influence on temperature rise of battery, and the battery temperature is rised faster and higher at high discharge rate.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】6页(P133-138)【关键词】纯电动汽车;锂离子电池;FLUENT;仿真;温升【作者】盘朝奉;张良;陈龙;江浩斌;丁亚强【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院, 江苏镇江 212013;江苏大学汽车工程研究院, 江苏镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院, 江苏镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院, 江苏镇江 212013;江苏大学汽车工程研究院, 江苏镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院, 江苏镇江 212013;江苏大学汽车工程研究院, 江苏镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院, 江苏镇江 212013【正文语种】中文【中图分类】U469.72在能源危机和环境污染的双重影响下，近几年，电动汽车发展迅猛，已成为未来汽车行业的重要发展方向之一［1］，动力电池作为纯电动汽车的唯一动力源，将直接影响整车性能.尤其是电池的热失控［2-3］问题，已成为整车安全的重大隐患，近几年出现的由电池热失控引起的电动汽车火灾事件屡见不鲜，电池热分析的重要性可见一斑.所以，探究锂离子单体电池的热影响，对电动汽车电池包的热分析及相关散热措施的提出具有重要的指导意义.CHEN S.C.等［4］首先建立了3维矩形电池热模型，研究结果表明:由于表面散热的不均匀性，最高温度出现在电池中心偏下的位置，放电速率对电池内部温度场的影响非常显著，放电速率越快，电池内部平均温度就越高.姬芬竹等［5］通过建立电池传热模型对电池的生热和传热进行了研究，并对常温下单体电池以0.5 C的放电倍率条件下进行了热仿真，结果表明放电倍率对温升有影响.张志杰等［6］通过测量不同温度下磷酸铁锂动力电池的内阻，证明了磷酸铁锂电池内阻受温度影响的关系特别大.为了更准确地对纯电动汽车进行热分析，需要考虑环境温度变化对内阻的影响，采用更密集的温度区间，从而使结果更准确.笔者通过建立准确的单体电池3维热模型，考虑不同放电倍率对电池的热影响，对采用不同放电倍率下的单体电池进行发热仿真，探究放电过程中单体电池内部温度变化情况，然后进行相关试验验证. 三元锂电池是将镍、钴、锰以一定比例化合构成正极材料的电池［7］.三元锂电池具有能量密度高、振实密度高等优点，广泛应用于纯电动汽车上，同时也存在安全性能差、耐高温性能差等缺点.电芯内部采用卷绕的方式，由于卷绕电芯在工作时产热不均匀，有的部位温升较快，热量不及时散发，会造成局部温度过高.长此以往，温度高的地方，循环性能变差，将会导致整个电芯的电性能失效，甚至会产生热失控，引发火灾.电池的热效应模型研究始于20世纪80年代，从单一集中模型发展到1维、2维、3维模型，建立模型的精度和准确性逐渐提高，其中以3维热效应模型最为准确，是未来电池热效应模型的发展趋势［8-9］.电池热模型的实质是电池内部各微元体的能量守恒方程.现基于某新型三元锂电池进行分析，某新型三元锂电池单体如图1所示.1.1 导热微分方程假设:组成电池的各种材料介质均匀、密度一致、同一材料的比热为同一数值、同一材料在同一方向各处的传热系数相等;电池充放电时，电池内部各处电流密度均匀.基于以上假设可得电池组直角坐标系3维非稳态传热模型［10］为式中:ρ为构成材料的密度;c为材料的比热容;θ为温度;t为时间;cx，cy，cz为3个正交方向的比热容;Q为生热量.电池内部温度场的求解实质上是求解式(1)的传热微分方程.要想求解此方程，必须解决3个问题:①热物性参数的准确计算;② 生热速率的准确表达;③定解条件的确定.1.1.1 热物性参数计算热物性参数主要包括:电池的密度、比热容和导热系数.某电池厂家提供的单体电池结构成分的参数如表1所示.电池的密度可以用单体的压实密度来表示:式中:m为单体电池的质量;V为单体电池的体积.采用电池质量加权法［5］求得电池材料比热容:式中ci，mi分别为组成单体电池各部分材料的比热容和质量.锂离子电池主要由外壳、铝箔、铜箔和正负极涂层等组成，每种材料的导热系数不同，这对于电池的发热仿真的精准度造成了一定的难题.文献［11］使用1个类似于计算电路等效电阻的方法，通过传热学中串并联热阻的原理，计算电池在3个不同方向上的导热系数，文中采取相同的方法，在3维电池几何模型中，设置电池的正负极极板垂直于x轴，电池的生热量沿y轴和z轴的方向沿并联形式的正负极板传递，同时沿x轴的传递沿串并联形式的正负极板间传递，计算公式为式中:kx，ky，kz分别为x，y，z方向的导热系数;dxi，dyi，dzi分别为x，y，z 方向上不同材料的厚度;kp，kn，ks分别为锂离子电池正极材料、负极材料和隔膜的平均导热系数;l，b，h分别为x轴方向正极材料、负极材料和隔膜的总厚度. 1.1.2 生热速率的求法工程应用中准确获取电池单位体积生热速率q的表达式比较困难，这给求解电池内部温度场的分布带来困难.目前主要有理论法和试验法2种方法获得q的表达式.车辆不同运行状态下，电池工作状态不同，生热速率也不同.电池产生的热量主要取决于电池的类型、电池工作状态(充电/放电)、电池荷电状态(SOC)和环境温度条件等.这是由于电池内部的生热速率受工作电流、内阻还有SOC等的影响.试验证明初始温度不同、荷电状态不同，电池的生热速率也不相同.在估计生热率时，采用文献［12］生热速率模型.生热率估算公式为式中:Vb为电池单体体积;I为充放电电流;U为电池单体电压;U0为电池开路电压;T 为温度;为温度系数;分别为焦耳热、可逆反应热.1.1.3 定解条件初始条件为式中T0为电池初始温度.边界条件由牛顿冷却定律可得式中:α为电池与外界热交换系数;T∝为环境温度;L，B，H分别为电池的长度、宽度和高度.1.2 电池有限元模型建立锂离子电池在放电过程中不断生热，要想对锂离子电池的热行为进行分析，需要建立准确的有限元模型，首先需要对锂离子单体电池划分质量较高的网格，然后导入到FLUENT中进行热流场的分析.1.2.1 单体电池的网格划分网格质量的好坏直接影响到仿真结果的准确性，所以单体电池的网格质量必须达到要求.首先用CATIA软件对单体电池进行3维建模，然后将模型导入到ICEM软件中进行网格的划分，由于单体电池可看成是类似于圆柱的形状.所以将单体电池划分成O型网格，O型网格具有较高的网格质量.划分的电池网格如图2所示，上表面网格如图3所示.1.2.2 温度对电池内阻影响电池的生热量由反应热、焦耳热、极化热和副反应热组成［13］.当电池温度达到70～80℃时，反应热占电池总产热的绝大比例，在低于上述温度对电池进行充放电时，焦耳热占绝大比例.电动汽车上锂电池工作温度为-20～60℃，因此锂离子电池正常工作时的发热量主要由极化热Q1和焦耳热Q2组成:式中:I为通过电池内部的电流;R为电池内阻.电池的生热速率与电池的内阻相关［9］，电池的内阻随温度不断变化，而内阻的变化量又会对电池的生热量产生影响，其关系如图4所示.测出电池在不同温度下阻值，拟合成曲线.再进行UDF热源代码的编写.试验对象为三元锂单体电池.试验设备为高低温试验箱(图5)和高精度内阻仪.试验步骤:①将单体电池放于试验箱内，设置高低温箱温度为-30℃，静置2 h，直到电池内阻不再变化，记录内阻值;②将高低温箱温度分别设置为-30，-20，-10，0，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50℃，记录不同温度下电池内阻的阻值，分别为21.50，18.50，16.98，16.12，15.71，15.47，15.22，15.05，14.86，14.73，14.60，14.35，14.15，13.90 mΩ.将试验数据导入Matlab中进行多项式拟合，得到不同温度下电池内阻变化曲线，如图6所示.由图6可以看出:单体电池在常温下的电阻为15 mΩ左右，环境温度越高电池内阻阻值越小，当环境温度较低时，阻值急剧增大.2.1 电池发热模型的建立电动汽车在实际工况运行时，通过电池包不断输出一定的电流来实现车辆的运动.为了解电池放电时的发热情况，现对单体电池以不同倍率的电流放电进行热流场仿真.由于单体电池采用卷绕工艺加工，并且每层的厚度微小，因此可以利用质量平均的方法将各生热层简化为1个整体部分.将单体电池的内部简化为1个发热源，并对其建模.2.2 不同放电倍率电池发热仿真以放电倍率为1.0 C为例，采取自然对流换热方式，放电结束后电池表面与内部温度分布图如图7所示.由图7可以看出:放电结束后，电池表面温度达到38℃，电池仿真时的初始温度为25℃，温度升高了13℃.截取单体电池中心横截面探究电池内部与表面温差变化，明显看到电池温度分布层呈阶梯状分布，放电结束时，电池表面的温度达到38℃，而电池内部中心的温度达到41℃，电池表面和中心内部温差为3℃，原因是电池卷绕加工，热量积聚不能散发.放电倍率分别为0.5，1.5，2.0 C时，单体电池电池发热仿真分别如图8-10所示.电池初始温度为25℃，从图8-10可以看出:当单体电池以放电倍率分别为0.5，1.5，2.0 C电流放电结束后，电池表面温度分别为28，51，66℃，温升分别为3，26，41℃;随着放电倍率的增大，电池的温升越来越高，在相同的环境温度下，大倍率电流放电会导致电池温升过快，容易发生热失控问题，甚至引发火灾.3.1 电池放电试验设备纯电动汽车行驶过程中电压、电流以及温度信号的采集通过BMS来实现，为更真实地反映纯电动汽车行驶过程中电池的发热情况，通过BMS的温度传感器来采集温度信号.对室温(25℃)下电池以不同倍率放电，测量电池表面的温度变化，试验设备如图11所示，主要由充放电设备、CAN卡、BMS及装有Vehiclespy3的PC机组成.3.2 BMS信号的采集在纯电动汽车实际行驶过程中，BMS可以通过实时采集电池的电压、电流及温度信号来对整个电池组进行监视.其硬件结构原理如图12所示，主程序框图如图13所示.3.3 室温下不同放电倍率放电试验单体电池在放电倍率分别为0.5，1.0，1.5，2.0 C电流下放电，仿真结束时的电池表面温升分别为3，13，26，41℃.现对电池不同放电倍率下电池的发热进行试验验证，初始环境温度设为25℃，通过温度传感器实时采集温度信号.获得的不同放电倍率下的电池温升曲线如图14所示.在常温、自然对流条件下，放电倍率分别为0.5，1.0，1.5，2.0 C，对单体锂电池进行放电时，电池表面的最高温度分别为30，39，51，65℃，温升分别为5，14，26，40℃，与仿真模拟的温差为2℃，基本吻合.通过以上分析表明:电动汽车锂电池放电过程中的温度变化与放电电流有很大的关系，放电电流越大，温度越高，温度上升速率也越大;若电动汽车持续大电流放电而不采取相关散热措施的话，会有热失控的风险.试验与仿真结果对比如表2所示.由表2可知.试验温升与仿真温升误差在2℃以内，验证了仿真发热模型的准确性.产生误差的原因:①放电结束后，电池表面温度不完全相同，温度采集位置不同会有轻微的误差;② BMS的温度采集精度为±1℃，会产生测量误差;③ 厂家提供的单体电池热物性参数为平均热物性参数，而每个电池在生产、加工过程中不可能完全一致，热物性参数也会有轻微的差别，导致仿真结果产生误差，最终造成仿真与试验的误差.锂电池内阻变化受环境温度影响特别大，尤其是在低温环境下，电池内阻急剧变大.当锂电池处于大放电倍率电流下，内部热量会不断聚集，可能会引发热失控.通过发热仿真与试验对比，明确单体电池在不同放电倍率下的发热情况，并为电池包热分析提供了参考依据.【相关文献】［1］宋永华，阳岳希，胡泽春.电动汽车电池的现状及发展趋势［J］.电网技术，2011，35(4):1-7.SONG Y H，YANG Y X，HU Z C.Present status and development trend of batteries for electrical vehicles［J］.Power System Technology，2011，35(4):1-7.(in Chinese)［2］ZOU H M，WANG W，ZHANG G Y，et al.Experimental investigation on an integrated thermal management system with heat pipe heat exchanger for electric vehicle［J］.Energy Conversion and Management，2016，118: 88-95.［3］HANAI Y，YOSHIMURA K，MATSUKI J，et al.A basic study of a coordinated control method for heat pump water heaters and electric vehicle battery chargers in residence with PV systems［J］.Journal of International Council on Electrical Engineering，2011，1(1): 97-103.［4］CHEN S C，WAN C C，WANG Y Y.Thermal analysis of lithium-ion batteries［J］.Journal of Power Source，2005， 140(1):111-124.［5］姬芬竹，刘丽君，杨世春，等.电动汽车动力电池生热模型和散热特性［J］.北京航空航天大学学报，2014，40(1):18-24.JI F Z，LIU L J，YANG S C，et al.Heating generation modeland heat dissipation performance of the power battery in electrical vehicle［J］.Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics，2014，40(1):18-24.(in Chinese)［6］张志杰，李茂德.锂离子电池内阻变化对电池温升影响分析［J］.电源技术，2010，34(2):128-130.ZHANG Z J，LI M D.Effective of internal resistance on temperature rising of lithium-ion battery［J］.Power Technology，2010，34(2):128-130.(in Chinese)［7］秦李伟，徐爱琴，梁荣荣，等.某电动车用三元材料锂离子电池低温性能研究［J］.汽车科技，2015(2): 33-36.QIN L W，XU A Q，LIANG R R，et al.Research on low temperature performance of NCM battery used for EV vehicle［J］.Automobile Science＆Technology，2015(2): 33-36.(in Chinese)［8］PUTRA N，ARIANTARA B，PAMUNGKAS R A.Experimental investigation on performance of lithium-ion battery thermal management system using flat plate loopheat pipe for electric vehicle application［J］.Applied Thermal Engineering，2016，99:784-789.［9］CHO G Y，CHOI J W，PARK J H，et al.Transient modeling and validation of lithium-ion battery pack with air cooled thermal management system for electric vehicles［J］.International Journal of Automotive Technology，2014，15(5):795-803.［10］CHEN Y F，EVANS J W.Three-dimensional thermal modeling of lithium-polymer batteries under galvanostatic discharge and dynamic power profile［J］.Journal of the Electrochemical Society，1994，141(11):2947-2955.［11］CHEN S C，WAN C C，WANG Y Y.Thermal analysis of lithium-ion batteries［J］.Journal of Power Sources，2005，140:111-124.［12］BERNARDI D，PAWLIKOWSKI E，NEWMAN J.A general energy balance for battery systems［J］.Journal of the Electrochemical Society，1985，132(1):5-12.［13］AWARKE A，JAEGER M，OEZDEMIR O，et al.Thermal analysis of a Li-ion battery module under realistic EV operating conditions［J］.International Journal of Energy Research，2013，37(6):617-630.。

锂电池低温放电倍率

锂电池低温放电倍率1. 引言锂电池作为一种重要的储能装置，在现代社会中得到了广泛应用。

然而，锂电池在低温环境下的性能表现不佳，特别是放电倍率方面。

本文将介绍锂电池低温放电倍率的概念、影响因素以及相关研究进展。

2. 锂电池低温放电倍率的概念低温放电倍率指的是锂电池在低温环境下，单位时间内可持续放出的最大功率与其额定容量之间的比值。

一般来说，锂电池在较高温度下具有较高的放电倍率，但在低温环境下，由于锂离子活动性降低、内阻增加等原因，其放电倍率会明显降低。

3. 影响因素3.1 温度温度是影响锂电池低温放电倍率的主要因素之一。

随着环境温度的降低，锂离子在正负极之间传输速度减慢，导致内阻增加。

同时，低温下电解液的流动性也降低，进一步限制了锂离子的传输速度。

因此，较低的温度会导致锂电池的低温放电倍率下降。

3.2 锂离子扩散速率锂离子在电池正负极之间的扩散速率是影响低温放电倍率的另一个重要因素。

在低温环境下，由于锂离子活性降低，其在正负极之间的扩散速率减慢。

这将导致放电过程中产生更多的极化现象，增加了电池内阻，从而降低了放电倍率。

3.3 电池材料除了温度和锂离子扩散速率外，电池材料也对低温放电倍率有一定影响。

不同材料具有不同的特性，在低温环境下表现出不同的性能。

例如，某些材料在低温下可能会出现结晶、脱水或失效等问题，从而导致其放电倍率下降。

4. 研究进展为了提高锂电池在低温环境下的放电倍率，许多研究工作已经展开。

4.1 温度控制一种常见的方法是通过温度控制系统来提高锂电池的低温放电倍率。

通过加热电池，可以提高其温度，从而增加锂离子的活性和扩散速率。

然而，这种方法需要额外的能量消耗，并且在极端低温环境下效果有限。

4.2 材料优化另一种改善低温放电倍率的方法是通过优化电池材料来提高其性能。

例如，改变正负极材料的配比、添加导电剂或添加剂等，可以改善锂离子在低温下的传输速率和活性。

此外，一些新型材料如固态电解质也被研究用于提高锂电池在低温环境下的性能。

充放电倍率对电池一致性衰减影响的研究与对策

充放电倍率对电池一致性衰减影响的研究与对策周宝林;周全【摘要】应用和实验数据表明,充放电倍率对于蓄电池性能衰减速度影响很大,即充放电倍率越大,电池性能衰减速度越快,而且当电池的充放电倍率差异过大时,将加剧电池组的一致性衰减.通过分析充放电倍率对电池性能衰减的影响,提出通过调节电流,降低小容量电池充放电倍率,提高大容量电池充放电倍率,实现等倍率充放电来降低小容量电池衰减速度的思想,并借助高效转移式电池均衡器自动调节不同容量电池的充放电倍率.实验证明,等倍率充放电是控制电池衰减,提高容量利用率,确保电池组运行安全的有效手段.【期刊名称】《蓄电池》【年(卷),期】2018(055)006【总页数】4页(P281-284)【关键词】充放电倍率;电池;一致性;衰减;电池均衡;等倍率;双向同步整流【作者】周宝林;周全【作者单位】大庆市交通运输局,黑龙江大庆 163311;中国铁路上海局集团有限公司上海车辆段,上海 200040【正文语种】中文【中图分类】TM912.11 充放电倍率对电池衰减的影响各种文献和实验数据表明，充放电倍率[1]对于锂离子电池衰降速度具有极大的影响。

总的趋势和结论是，充放电倍率越大，电池衰减速度越快，如图 1 所示。

可见，合理地控制电池的充放电倍率是电池循环使用寿命的重要保证。

对于新装配电池组，每块电池的容量和电压彼此接近，实际放电倍率和输出功率基本相同，放电时所有电池共同做功且分配均等，所以电池组的功率输出表现和续航时间最佳。

但是，由于电池间的个体差异、工作环境温度、充放电电流、过充过放等因素影响，经过多次充放电循环后，个体间的差异会逐渐扩大，主要表现在容量、电压、内阻、自放电率等地差异越来越大，使得电池个体间充放电倍率差异增大。

由于衰减电池的实际剩余容量降低，其充放电倍率明显增大，电池衰减越严重，实际充放电倍率就越大。

图1 不同放电倍率的锂离子蓄电池容量衰减充放电倍率包括充电倍率和放电倍率。

Li-ion锂电池的小知识

锂电池的几个重要指标引：本文出自专门讨论新能源汽车的APP “聊电动汽车”，感兴趣的读者可以在这里下载安装，地址：/app/down/621061，或者豌豆荚中搜索“聊电动汽车”。

锂电池在生活中的应用突然扩大了，主要源于智能手机、穿戴设备、电动自行车和新能源汽车的广泛使用，这些年来关于如何使用电池的小贴士，锂电池爆炸等新闻不断，但其中经常包含很多误导性信息。

这篇文章中我们从锂电池的简单应用到复杂应用一一说起。

衡量电池性能好坏，有以下几个重要指标：一、充放电倍率最高越好。

“C”是形容电池充放电电流大小的专用符号。

1C放电就代表1小时内把电池从满电放到空的电流大小。

iPhone 6电池容量为1810mAH，那么这颗电池的1C放电电流就是1.81安培；比亚迪e6电动汽车中使用的每颗电池容量是200AH，则这个电池1C 放电电流就是200安培。

一个电池如果用高倍率放电，通常放出的能量比低倍率少。

不同放电倍率下放出的电量从上图测试结果可知这颗动力电池使用10C放电放出的能量只有1C放电下的85%，使用20C放电放出的能量只有1C放电下的70%。

二、充放电循环次数最多越好。

500次是锂电池的常见值，根据不同材料制作的锂电池充放电次数从300-3000次不等。

这个值的具体含义每个工厂可能略有不同，大致可以理解为：按厂商规定的充放电倍率（比如1C放电，0.3C充电；每次从0%充放到100%，照此循环）下，500次循环后，电池容量还剩最初的80%。

充放电次数和使用习惯的关系太大了，我们举几个例子。

1、充放电强度对循环次数的影响工厂标注：每次从0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰减到80%，这是最严苛的测试循环，也可以不这么严格，看下面如果每次电量的循环都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰减到80% 如果每次电量的循环都在50%-100%，1C放，0.3充，1800次后容量衰减到80%2、浅充浅放对寿命的影响工厂标注：每次从0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰减到80%，是最严苛的测试循环，也可以不这么严格，看下面每次电量的循环都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰减到80%每次电量的循环都在50%-100%，1C放，0.3充，1800次后容量衰减到80%以上两个例子可看出充放电的倍率越小、越有利于寿命提升；浅充浅放也有利于寿命提升。