如何通过实验测试或者锂电池的开路电压

如何通过实验测试数据获得锂电池的开路电压 在本课程中，您将了解为确定电池开路电压关系所必需收集的数据而进行的实验室实验。 一般来说，电池从最大SOC 到最小SOC 的放电过程是非常缓慢的，而且从最小状态充电回到最大的电荷状态也是非常缓慢的。然而,由于我们并没有传感器可以直接测量荷电状态，反而在制造商提供的专业的截止电压VMax 和Vmin 之间充电和放电。

图1 放电曲线

图2 充电曲线

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电池电压/m V 放电时间/min

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电池电压/m V 充电时间/min

mV

当我们对电池进行放电和充电时，测试设备会持续监控和记录电池端子电压。它还监测，直到当前时间点放电累积的电量（安培小时），以及到当前时间点已经充电累积的电量（安培小时）。写入这些数据的记录速率不需要非常快，因为我们正在进行的是一个非常缓慢的测试。我们慢慢地对电池进行放电和充电。因此，每秒记录一次是足够快的，可能比真正需要的更快。

因为开路电压也是温度的函数，所以我在本课中描述的测试是在许多不同的温度下进行的，分布在整个电池预期工作状态范围内。通过这些测试，我们将收集所有必要的数据来描述整个温度范围内的电池开路电压关系。由于多种原因，我们在此测试中使用非常低的电流。一是因为我们希望我们测量的电压尽可能与电池真正开路电压相似。另外一个原因，当我们使用小电流时，电池中产生的热量将非常小。由于小的热量产生，因此可以合理地认为所有收集的数据都是在环境测试温度下采集的。因此，测量电池表面温度并不是太关键但在任何情况下都需要谨慎，以便稍后进行检查，以确保您的热室能够以适当的准确度调节电池温度。我们将讨论如何分析从这些过程中收集的数据。

我将要进行的测试是由四个程序或四个内容组成的序列测试一是为了估算开路电压关系而使配置测试温度。，如果我们好奇，在35 摄氏度时OCV 关系是什么？那么这个特定的测试就在35 摄氏度运行。

我们开始测试是在电池完全充电，100% 的SOC状态下开始的。所有的充电是在25摄氏度完成，并根据制造商的说明将电池充电在满的状态点。因此，由于我们在25 摄氏度充电，并且我们需要在测试温度下进行这个测试，因此，测试一的第一步是在测试温度下，在开路配置下，将这个满充电的电池置于测试温度至少两个小时，以确保这个电池的整个内部结构都是在统一的温度环境中。

下一步就是对电池以一个恒定的电流慢速率的放电，直到电池终端电压等于最小电压Vmin。这种恒电流放电的实际电流值值并不太关键，但我们希望测量的电压能够合理地接近开路电压。出于这个原因，我们使用一个非常慢的放电速率，以便Olmec 电压降等尽可能小。另一方面，我们也希望测试能在寿命周期内完成。所以，我们想在较慢速率但合理速率之间达成折衷，并且在大多数情况下,(1/20)C左右的倍率可以很好地工作。显示了测试中测量电压随着时间变化的关系。测试开始后，在置于测试温度的2个小时期间，你可以看到，电池电压是相对稳定的，在大约4.2V最大电压的水平。然后在这两个小时之后，你可以看到电压随着时间的推移而降低，经过大约20小时的放电，直到达到3.0伏的电池最小电压。

在执行第一号测试后，我们进行测试二。第二个测试始终在摄氏25 度下进行。在第二个测试中，我们做的第一件事是我们将电池置于25摄氏度的环境中至少两个小时，以确保在整个电池内部再一次有均衡的温度。接下来，我们将会按照(1/20)C的倍率把电池从当前电压终端电压充电或者放电到期望的最小电压Vmin。你可能想问我们为什么要这样做，因为测试一已经将电池的电压放电到Vmin，但请注意，这可能是在不同的温度下放电到Vmin。所以，我们需要将在25 摄氏度的情况下把电池电压带到Vmin 。这也是我们必须确保在测试二结束时，我们已经将测试校准到我们认为的0%SOC——被定义为25摄氏度时开路电压为最小电压Vmin时的状态。所以，测试一为我们提供了一个在所期望温度下的放电曲线。测试二校准了0%的SOC（荷电状态）点。到目前为止我们指导测试设备完成了将电池从初始的100%SOC放电到最终的0%SOC。

现在我们将进行一个类似的过程，将电池从0%SOC充电回到100%SOC状

态。为此，为了获得我们期望的开路电压关系，我们首先将测试3进行再测试温度。所以，我们可能再次会回到35 摄氏度。在该测试中，我们做的第一件事是再次将电池置于测试温度下至少两个小时，以确保整个电池内部中的温度均匀。然后，我们以恒定的电流速率对电池进行充电，直到电池端子电压等于最大电压V_max。同样，充电速率并不重要，除了我们希望充电电压尽可能与开路电压相似，因此我们选择相对较慢的充电速率。再次，以(1/20)C的速率似乎适用大多数电池。最终的测试将使这个电池单元达到校准的100%（SOC）充电状态。由于测试三可能是在与室温不同的温度下执行的，因此在测试三结束时得到的V_max 的终端电压状态时可能并不能完全对应100% 的充电状态。

当在25摄氏度时，电池的开路电压等于最大电压V_max时，电池的荷电状态SOC为100%。这就是为什么我们进行测试四的原因。所以，我们将再一次将电池置于25摄氏度的环境中至少两小时，以确保整个电池的温度均匀。然后，将以超过(1/20)C的倍率充电或者放电，直到电池开路电压达到最大电压V_max，电池的终端电压校准到最大电压V_max。在测试四结束时，电池被校准在100% 的SOC状态.

事实上，在进行第一个测试内容之前，我们进行第四个测试内容，以便在

进行任何测试以确定开路电压关系之前，将电池单元完全充电到校准的100%的SOC状态。所以，到现在为止，你已经看到我们进行的四个不同的测试脚本。第一个测试，在测试温度下将电池从100% 充电状态下放电到V_min。测试二，将V_min的电池状态校准为0% 的充电状态，这可能是不同的。测试3，将电池充电从0%充电到V_max，测试4 ，将SOC的值校准为100%，这可能与最大的电压V_max 并不完全一致。每个这四个测试脚本都有两个步骤。而第四步的目