鋰離子電池電壓、容量、內(nèi)阻和脈沖測(cè)試程序

為了深入了解鋰離子電池的特性，本文選取磷酸鐵鋰離子電池進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。磷酸鐵鋰離子電池目前被認(rèn)為是性能最好的鋰離子電池，應(yīng)用范圍廣泛。實(shí)驗(yàn)采用3.2v/12.5ah單鋰離子電池，具體參數(shù)見(jiàn)表1。這種類(lèi)型的磷酸鐵鋰離子電池屬于動(dòng)力鋰電池，重要用于電動(dòng)工具和儲(chǔ)能電源領(lǐng)域。由于它可以在復(fù)雜的工作條件下使用，是一種具有代表性的鋰離子電池。

表1常規(guī)電池指標(biāo)

規(guī)格的名稱(chēng)

電池式動(dòng)力鋰離子電池

額定容量12.5啊

額定電壓3.2v

重量為353g+/-0.05v

最大充電電流2C(持續(xù))4C(10s)

充電電壓:3.65v±0.5v

最大放電電流4C(持續(xù))6C(30s)

放電終止電壓2.0v

充電溫度0~45℃

排氣溫度-20~60℃;

測(cè)試系統(tǒng)的組成

鋰離子電池的特性測(cè)試是基于電池測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行的。電池測(cè)試的重要目的是對(duì)電池性能有更全面的了解和量化，為電池特性的研究建立數(shù)據(jù)支持和理論基礎(chǔ)。

電池測(cè)試平臺(tái)如圖2所示。所使用的設(shè)備有:磷酸鐵鋰離子電池、Digatron自動(dòng)充放電測(cè)試設(shè)備和上位機(jī)。Digatron自動(dòng)充放電測(cè)試設(shè)備對(duì)電池進(jìn)行充放電狀態(tài)測(cè)試。上位機(jī)與Digatron自動(dòng)充放電測(cè)試設(shè)備進(jìn)行通信，設(shè)置設(shè)備的工作狀態(tài)，記錄時(shí)間、電壓、電流等數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。本文所有電池試驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。

圖2電池測(cè)試平臺(tái)圖2電池測(cè)試平臺(tái)

在充放電過(guò)程中，電池的工作電流通常用充放電比來(lái)表示，它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)。確保電池完全充電,充電系統(tǒng)規(guī)定如下:第一次充電電池恒流(1/3c)3.65v,然后電荷在恒定電壓為3.65v,直到電流小于0.033度,然后在10分鐘停止充電,讓它代表1h。

本文設(shè)計(jì)的電池實(shí)驗(yàn)參照國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/t743-2006[5]。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下:

能力測(cè)試

為了測(cè)量不同放電速率下鋰離子電池的實(shí)際容量，測(cè)試的放電速率分別控制為I={0.2C,0.5C,1.0C,1.5C,2.0C}。每項(xiàng)試驗(yàn)按照以下五個(gè)步驟進(jìn)行:

第一步:給電池充電

第二步:站立一小時(shí)

第三步:以I為放電速率放電。當(dāng)電池電壓達(dá)到2.0V時(shí)停止放電

第四步:站立一小時(shí)

測(cè)試結(jié)束時(shí)，用0.02c的小電流將電池中的電放掉

開(kāi)路電壓特性試驗(yàn)

為了測(cè)試鋰離子電池在放電過(guò)程和充電過(guò)程中不同剩余容量的電動(dòng)勢(shì)，將測(cè)試分為放電過(guò)程和充電過(guò)程。放電過(guò)程試驗(yàn)按以下步驟進(jìn)行:

第一步:給電池充電

第二步:站立一小時(shí)

步驟3。以1/3c恒放電速率放電18分鐘;18min內(nèi)電池電壓低于2.0v，進(jìn)入步驟5;否則，進(jìn)入步驟4。

步驟4。讓它休息一小時(shí)，然后回到第三步

測(cè)試結(jié)束時(shí)，用0.02c的小電流將電池中的電放掉

充電過(guò)程測(cè)試如下:

第一步:清空電池

第二步:站立一小時(shí)

步驟3。放電速率為1/3c，電池持續(xù)放電18分鐘。假如電池電壓在18min內(nèi)高于3.6v，則進(jìn)入步驟5;否則，進(jìn)入步驟4。

步驟4。讓它休息一小時(shí)，然后回到第三步

第5步。測(cè)試結(jié)束后，給電池充電