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锂离子电池充放电电压曲线

时间:2016-07-04 14:48 来源:电工之家

锂离子电池充放电电压曲线
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1阶段为恒流限压,第2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所示。图中曲线采用的充放电电流均为0.3C。对于不同的锂离子电池,区别主要有两点:第1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0.2C~0.3C;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,从电动汽车实际应用的角度看,恒流时间越长,充电时间越短,更有利于应用。
锂离子电池充放电电压曲线
图1 锂离子电池基本充放电电压曲线
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,如图1中的C段所示。在此阶段必须进行有效的控制,防止电池过放电,避免对电池造成不可逆性损害。
①充电电流对充电特性的影响。以额定容量100A·h某锂离子电池为例,在SOC=40%、恒温20℃的情况下,采用不同充电率充电,充电曲线如图2所示。
如充电曲线所示,随着充电电流的增加,恒流时间逐步减少,恒流可充人容量和能量也逐步减少。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,再进行恒压充电,这样在减少充电时间的基础上,也保证了充电的安全性;另外,应综合考虑充电时间和效率,选择适中的充电电流,以减少内阻能耗。
锂离子电池充放电电压曲线
图2 锂离子电池充电曲线
放电深度对充电特性的影响。在恒温环境温度20℃下,对额定容量100 A·h锂离子电池在不同SOC、以0.3C恒流限压进行充电。试验参数见表1,充电曲线如图3所示。在图3中,曲线从左到右放电容量依次增加。
表1 不同放电深度充电试验参数
锂离子电池充放电电压曲线
锂离子电池充放电电压曲线
锂离子电池充放电电压曲线
图3 锂离子电池20℃、0.3C恒流充电曲线
从表1和图3可以得到如下三个结论:随放电深度的增加,充电所需时间增加,但平均每单位容量所需的充电时间减少,即充电时间的增加同放电深度不成正比增加;随放电深度的增加,恒流充电时间所占总充电时间比例增加,恒流充电容量占所需充入容量的比重增加;随放电深度的增加,等安时充放电效率有所降低,但降低幅度不大。
③充电温度对充电特性的影响。在不同环境温度下对锂离子电池进行充电,以某额定容量200A·h锂离子电池为例,采用恒流限压方式,记录充电截止条件是充电电流下限为1A的充电参数,见表2。
表2 不同温度电池充电参数
锂离子电池充放电电压曲线