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鋰電池基本參數(shù)介紹
發(fā)布時(shí)間：2024-05-21 18:02:41 瀏覽：284次
1. 容量（Capacity，單位：Ah）
這是大家比較關(guān)心的一個(gè)參數(shù)。電池容量是衡量電池性能的重要性能指標(biāo)之一，它表示在一定條件下（放電率、溫度、終止電壓等）電池放出的電量（可用JS-150D做放電測(cè)試），即電池的容量，通常以安培·小時(shí)為單位（簡(jiǎn)稱，以A·H表示，1A·h=3600C）。例如一個(gè)電池為48V 200ah,那么就是說該電池可以存儲(chǔ)48V*200ah=9.6KWh,即9.6度電。電池容量按照不同條件分為實(shí)際容量、理論容量與額定容量。
實(shí)際容量指在一定的放電制下（一定沉度，一定的電流密度和終止電壓），電池所能給出的電量。實(shí)際容量一般都不等于額定容量，它與溫度、濕度、充放電倍率等直接相關(guān)。一般情況下，實(shí)際容量比額定容量偏小一些，有時(shí)甚至比額定容量小很多；
理論容量指的是活性物質(zhì)全部參加電池反應(yīng)所給出的電量。即最理想狀態(tài)下的容量；
額定容量是指銘牌上所標(biāo)明的電機(jī)或電器在額定工作條件下能長期持續(xù)工作的容量。通常對(duì)變壓器指視在功率，對(duì)電機(jī)指有功功率，對(duì)調(diào)相設(shè)備指視在功率或無功功率，單位為VA，kVA，MVA；
應(yīng)用中，極板的幾何尺寸、終止電壓、溫度、放電率等對(duì)電池容量都會(huì)產(chǎn)生影響，比如北方的冬季，如果在室外使用手機(jī)，電池容量會(huì)迅速下降。
2. 能量密度(Energy Density, 單位：Wh/kg或Wh/L)
能量密度，電池能量密度，對(duì)于給定的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，所能充入的能量與儲(chǔ)能介質(zhì)的質(zhì)量或體積之比。前者稱“質(zhì)量能量密度”，后者稱“體積能量密度”，單位分別為瓦·時(shí)/千克Wh/kg，瓦·時(shí)/升Wh/L。這里的電量，是上面提到的容量(Ah)與工作電壓(V)的積分。在應(yīng)用的時(shí)候，能量密度這個(gè)指標(biāo)比容量更具有指導(dǎo)性意義。
基于當(dāng)前的鋰子電池技術(shù)，能夠達(dá)到的能量密度水平大約在100~200Wh/kg，這一數(shù)值還是比較低的，在許多場(chǎng)合都成為鋰離子電池應(yīng)用的瓶頸。這一問題同樣出現(xiàn)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，在體積和重量都受到嚴(yán)格限制的情況下，電池的能量密度決定了電動(dòng)汽車的單次最大行駛里程，于是出現(xiàn)了“里程焦慮癥”這一特有的名詞。如果要使得電動(dòng)汽車的單次行駛里程達(dá)到500公里(與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng))，電池單體的能量密度必須達(dá)到300Wh/kg以上。
鋰離子電池能量密度的提升，是一個(gè)緩慢的過程，遠(yuǎn)低于集成電路產(chǎn)業(yè)的摩爾定律，這就造成了電子產(chǎn)品的性能提升與電池的能量密度提升之間存在一個(gè)剪刀差，并且隨著時(shí)間不斷擴(kuò)大。
3. 充放電倍率(Charge/Discharge rate, 單位：C)
充放電倍率是充電快慢的一種量度。這個(gè)指標(biāo)會(huì)影響鋰離子電池工作時(shí)的連續(xù)電流和峰值電流，其單位一般為C(C-rate的簡(jiǎn)寫)，如1/10C，1/5C，1C，5C，10C等。例如電池的額定容量是20Ah，如果其額定充放電倍率是0.5C，那么就意味著這個(gè)電池，可以以20Ah*0.5C=10A的電流，進(jìn)行反復(fù)的充放電，一直到充電或放電的截止電壓。如果其最大放電倍率是10C@10s，最大充電倍率5C@10s，那么該電池可以以200A的電流進(jìn)行持續(xù)10秒的放電，以100A的電流進(jìn)行持續(xù)10秒的充電。
充放電倍率指標(biāo)定義的越詳細(xì)，對(duì)于使用時(shí)的指導(dǎo)意義越大。尤其是作為電動(dòng)交通工具動(dòng)力源的鋰離子電池，需要規(guī)定不同溫度條件下的連續(xù)和脈沖倍率指標(biāo)，以確保鋰 離子電池使用在合理的范圍之內(nèi)。
4. 電壓(Voltage, 單位：V)
鋰離子電池的電壓，有開路電壓、工作電壓、充電截止電壓、放電截止電壓等一些參數(shù).
開路電壓就是電池外部不接任何負(fù)載或電源，測(cè)量電池正負(fù)極之間的電位差，此即為電池的開路電壓。
工作電壓就是電池外接負(fù)載或電源，處在工作狀態(tài)，有電流流過時(shí)，測(cè)量所得的正負(fù)極之間的電位差。工作電壓與電路組成情況以及設(shè)備的工作狀態(tài)相關(guān)，是變化值。一般來說，由于電池內(nèi)阻的存在，放電狀態(tài)時(shí)的工作電壓低于開路電壓，充電時(shí)的工作電壓高于開路電壓。
充/放電截止電壓是指電池允許達(dá)到的最高和最低工作電壓。超過了這一限值，會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生一些不可逆的損害，導(dǎo)致電池性能的降低，嚴(yán)重時(shí)甚至造成起火、爆炸等安全事故。
5. 壽命(Cycle Life, 單位: times)及放電深度（Depth of discharge，DoD）
放電深度是表示電池放電量與電池額定容量的百分比。淺循環(huán)蓄電池的放電深度不應(yīng)超過25%，深循環(huán)蓄電池則可釋放80%的電量。電池的上限電壓開始放電，到下限電壓放電終止。把所有放出來的電量定義為100%。電池標(biāo)準(zhǔn)80%DOD意思就是放80%的電量。比如初始的SOC是100%，我放到20%就停止，這就是80%DOD。
鋰離子電池的壽命會(huì)隨著使用和存儲(chǔ)而逐步衰減，并且會(huì)有較為明顯的表現(xiàn)。仍然以智能手機(jī)為例，使用過一段時(shí)間的手機(jī)，可以很明顯的感覺到手機(jī)電池“不耐用”了，剛開始可能一天只充一次，后面可能需要一天充電兩次，這就是電池壽命不斷衰減的體現(xiàn)。
鋰離子電池的壽命分為循環(huán)壽命和日歷壽命兩個(gè)參數(shù)。循環(huán)壽命一般以次數(shù)為單位，表征電池可以循環(huán)充放電的次數(shù)。當(dāng)然這里也是有條件的，一般是在理想的溫度、濕度下，以額定的充放電電流進(jìn)行深度的充放電(80%DOD)，計(jì)算電池容量衰減到額定容量的20%時(shí)，所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)。
日歷壽命的定義則比較復(fù)雜，電池不可能一直在充放電，有存儲(chǔ)和擱置，也不可能一直處于理想環(huán)境條件，會(huì)經(jīng)歷各種溫濕度條件，充放電的倍率也是時(shí)刻在變化的，所以實(shí)際的使用壽命就需要模擬和測(cè)試。簡(jiǎn)單的說，日歷壽命就是電池在使用環(huán)境條件下，經(jīng)過特定的使用工況，達(dá)到壽命終止條件(比如容量衰減到20%) 的時(shí)間跨度。日歷壽命與具體的使用要求是緊密結(jié)合的，通常需要規(guī)定具體的使用工況，環(huán)境條件，存儲(chǔ)間隔等。
日歷壽命比循環(huán)壽命更具有實(shí)際意義，但由于日歷壽命的測(cè)算非常復(fù)雜，而且耗時(shí)太長，所以一般電池廠家只給出循環(huán)壽命的數(shù)據(jù)。如需要獲得日歷壽命的數(shù)據(jù)，通常要額外付費(fèi)，且要等待很長時(shí)間。
6. 內(nèi)阻（internal resistance， 單位：Ω）
鋰離子電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí)，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力，它包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。
歐姆內(nèi)阻由電極材料、電解質(zhì)、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內(nèi)阻是指電化學(xué)反應(yīng)時(shí)由極化引起的電阻，包括電化學(xué)極極化和濃差極化引起的電阻。
內(nèi)阻的單位一般是毫歐姆(mΩ)，內(nèi)阻大的電池，在充放電的時(shí)候，內(nèi)部功耗大，發(fā)熱嚴(yán)重，會(huì)造成鋰離子電池的加速老化和壽命衰減，同時(shí)也會(huì)限制大倍率的充放電應(yīng)用。所以，內(nèi)阻做的越小，鋰離子電池的壽命和倍率性能就會(huì)越好。
7. 自放電
自放電現(xiàn)象就是電池如果一直閑置不使用，也會(huì)損耗電量的現(xiàn)象。電池在放置的時(shí)候，其容量是在不斷下降的，容量下降的速率稱為自放電率，通常以百分?jǐn)?shù)表示：%/月。
自放電是我們不希望看到的，一個(gè)充滿電的電池，放個(gè)幾個(gè)月，電量就會(huì)少很多，所以我們希望鋰離子電池的自放電率越低越好。
這里需要特別注意，一旦鋰離子電池的自放電導(dǎo)致電池過放，其造成的影響通常是不可逆的，即使再充電，電池的可用容量也會(huì)有很大損失，壽命會(huì)快速衰減。所以長期放置不用的鋰離子電池，電池一定要記得定期充電，避免因?yàn)樽苑烹妼?dǎo)致過放，性能受到很大影響。
8. 工作溫度范圍
由于鋰離子電池內(nèi)部化學(xué)材料的特性，鋰離子電池有一個(gè)合理的工作溫度范圍(常見的數(shù)據(jù)在-20℃~60℃之間)，如果超出了合理的范圍使用，會(huì)對(duì)鋰離子電池的性能造成較大的影響。
不同材料的鋰離子電池，其工作溫度范圍也是不一樣的，有些具有良好的高溫性能，有些則能夠適應(yīng)低溫條件。鋰離子電池的工作電壓、容量、充放電倍率等參數(shù) 都會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生非常顯著的變化。長時(shí)間的高溫或低溫使用，也會(huì)使得鋰離子 電池的壽命加速衰減。因此，努力創(chuàng)造一個(gè)適宜的工作溫度范圍，才能夠最 大限度的提升鋰離子電池的性能。
除了工作溫度有限制之外，鋰離子電池的存儲(chǔ)溫度也是有嚴(yán)格約束的，長期高溫或低溫存儲(chǔ)，都會(huì)對(duì)電池性能造成不可逆的影響。
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