鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年11月04日
電池的工作電壓
工作電壓又稱端電壓,是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流流過時電池正負極之間的電勢差。在電池放電工作狀態(tài)下,當電流流過電池內(nèi)部時,需克服電池的內(nèi)阻所造成阻力,會造成歐姆壓降和電極極化,故工作電壓總是低于開路電壓,充電時則與之相反,端電壓總是高于開路電壓。即極化的結(jié)果使電池放電時端電壓低于電池的電動勢,電池充電時,電池的端電壓高于電池的電動勢。
由于極化現(xiàn)象的存在,會導致電池在充放電過程中瞬時電壓與實際電壓會出現(xiàn)一定的偏差。充電時,瞬時電壓略高于實際電壓,充電結(jié)束后極化消失,電壓回落;放電時,瞬時電壓略低于實際電壓,放電結(jié)束后極化消失,電壓回升。
其中,E+、E分別表示正、負極的電勢,E+0、E0分別表示正、負極的平衡電極電勢,VR表示歐姆極化電壓,η+、η分別表示正、負極的過電勢。
【放電測試基本原理】
基本了解電池的電壓之后,我們開始解析鋰離子電池的放電曲線。放電曲線基本反映電極的狀態(tài),是正負兩個電極狀態(tài)變化的疊加。
在整個放電過程中鋰離子電池的電壓曲線可以分為3個階段
1)電池在初始階段端電壓快速下降,放電倍率越大,電壓下降的越快;
2)電池電壓進入一個緩慢變化的階段,這段時間稱為電池的平臺區(qū),放電倍率越小,
平臺區(qū)持續(xù)的時間越長,平臺電壓越高,電壓下降越緩慢。
3)在電池電量接近放完時,電池負載電壓開始急劇下降直至達到放電截止電壓。
測試時,采集數(shù)據(jù)的方式有兩種
(1)根據(jù)設(shè)定的時間間隔Δt采集電流,電壓和時間等數(shù)據(jù);
(2)根據(jù)設(shè)定電壓變化差ΔV采集電流,電壓和時間數(shù)據(jù)。充放電設(shè)備的精度重要包括電流精度、電壓精度、時間精度。表2是某款充放電機的設(shè)備參數(shù),其中,%FS表示全量程的百分數(shù),0.05%RD是指測量的誤差在讀數(shù)的0.05%范圍內(nèi)。充放電設(shè)備一般采用數(shù)控恒流源代替負載電阻作負載,使電池的輸出電壓與回路中串聯(lián)電阻或寄生電阻無關(guān),而只與電池等效的理想電壓源的電壓E和內(nèi)阻r以及回路電流I相關(guān)。假如使用電阻做負載,設(shè)電池等效的理想電壓源的電壓為E,內(nèi)阻為r,負載電阻為R,用電壓表測量負載電阻兩端的電壓,如圖6上圖所示。但是,實際情況下,電路中存在引線電阻和夾具接觸電阻(統(tǒng)一為寄生電阻)圖3上圖的等效電路圖為圖3下圖所示。實際情況下不可防止地引入了寄生電阻,從而使總的負載電阻變大,但是測量的電壓是負載電阻R兩端的電壓,因此引入了誤差。
當電流為I1的恒流源作為負載時,恒流源負載原理圖和實際等效電路圖如圖7所示。E、I1為恒定值,r在一按時間內(nèi)不變。
由以上公式可知A、B兩點電壓為恒定值,即電池的輸出電壓與回路中串聯(lián)電阻的大小無關(guān),當然也就與寄生電阻無關(guān)。另外,四端子測量方式可以實現(xiàn)對電池輸出電壓的較準確測量。
恒流源是一種能向負載供應(yīng)恒定電流的電源裝置,在外界電網(wǎng)電源出現(xiàn)波動和阻抗特性發(fā)生變化時它仍能使輸出電流保持恒定。