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[干货分享]锂电池常用参数、名词知多少?

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    [LV.6]常住居民II

    发表于 2020-4-8 15:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    能量密度、放电倍率、荷电状态,电池内阻……

    这一连串的锂电参数、专有名词,对于很多资深桐友来说可能一目了然,但对电池知识了解不多的朋友来说,却是一脸懵逼。

    当我们使用电池时,那些比较常见的参数、名词,到底是什么意思,怎么才能轻松理解呢,在这里来和大家交流分享一下!

    一.能量密度(Wh/L&Wh/kg)

    电池能量密度,是单位体积或单位质量电池释放的能量,如果是单位体积,即体积能量密度(Wh/L),很多地方直接简称为能量密度;如果是单位质量,就是质量能量密度(Wh/kg),很多地方也叫比能量

    微信图片_20200408144159.jpg

    例如,参考能量密度公式,一节锂电池重300g,额定电压为3.7V,容量为10Ah,则其比能量为123Wh/kg。

    体积能量密度(Wh/L)=电池容量(mAh)×3.6(V)/(厚度(cm)*宽度(cm)*长度(cm))

    质量能量密度(Wh/KG)=电池容量(mAh)×3.6(V)/电池重量

    二.电池充放电倍率(C)

    电池充放电倍率是指在规定时间内充进/放出其额定容量(Q)时所需要的电流值,它在数值上等于电池额定容量的倍数电池放电倍率的单位一般为C(C-rate的简写),如0.5C,1C,5C等。

    微信图片_20200408144221.jpg

    电池的充放电倍率,决定了我们可以以多快的速度,将一定的能量存储到电池里面,或者以多快的速度,将电池里面的能量释放出来。

    以XTAR 18650 2600mAh的电池为例:
    以25A放电,其放电倍率约为9.6C,反过来讲9.6C放电,放电电流为25A,0.1h放电完毕;
    以2.1A充电,其充电倍率约为0.8C,反过来讲0.8C充电,充电电流为2.1A,1.25h充电完毕。
    (注:因锂电池采取恒流恒压充电方式,故其实际充满电的时间要比1.25h长)

    充放电倍率=充放电电流(A)/额定容量(Ah)

    三.荷电状态(%)

    SOC,全称是StateofCharge,荷电状态,也叫剩余电量,代表的是电池放电后剩余容量与其完全充电状态容量的比值。

    微信图片_20200408144225.jpg

    其取值范围为0~1,当SOC=0时表示电池放电完全,当SOC=1时表示电池完全充满。

    目前SOC估算主要有开路电压法、安时计量法、人工神经网络法、卡尔曼滤波法等。

    .电池内阻(mΩ)

    电池内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部受到的阻力。由于电阻的存在,电池的实际容量会降低。

    微信图片_20200408145907.gif
    随着电池放电时间增加,电池内阻会逐渐增大。内阻大的电池,在充放电的时候,会产生大量热量,引起电池温度升高,导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短,对电池性能、寿命等造成严重影响。
    因影响电池内阻大小的因素较多,电池内阻大小的精确计算相当复杂,故在电池使用过程中电池内阻是不断变化的。

    .电池自放电

    电池自放电,指在开路静置过程中电压下降的现象,又称电池的荷电保持能。一般而言,电池自放电主要受制造工艺、材料、储存条件的影响。

    微信图片_20200408144229.png

    自放电按照容量损失后是否可逆划分为两种:容量损失可逆,指经过再次充电过程容量可以恢复;容量损失不可逆,表示容量不能恢复。

    目前对电池自放电原因研究理论比较多,总结起来分为物理原因(存储环境,制造工艺,材料等)以及化学原因(电极在电解液中的不稳定性,内部发生化学反应,活性物质被消耗等),电池自放电将直接降低电池的容量和储存性能。

    六.电池的寿命

    电池寿命分为循环寿命和日历寿命两个参数循环寿命指的是电池可以循环充放电的次数。即在理想的温湿度下,以额定的充放电电流进行充放电,计算电池容量衰减到80%时所经历的循环次数。

    微信图片_20200408144236.png

    日历寿命是指电池在使用环境条件下,经过特定的使用工况,达到寿命终止条件(容量衰减到80%)的时间跨度。日历寿命与具体的使用要求紧密结合的,通常需要规定具体的使用工况,环境条件,存储间隔等。

    循环寿命是一个理论上的参数,而日历寿命更具有实际意义。但日历寿命的测算复杂,耗时长,所以一般电池厂家只给出循环寿命的数据。

    七.电池组的一致性

    单体电池在制造出来后,由于工艺的问题,导致内部结构和材质不完全一致,本身存在一定性能差异。

    因此,即使是同一规格型号的电池单体,在成组后,电池组在电压、容量、内阻、寿命等性能有很大的差别,在电动汽车上使用时,性能指标往往达不到单体电池的原有水平。

    微信图片_20200408144239.jpg
    电池初始的不一致随着电池在使用过程中连续的充放电循环而累计,再加上电池组内的使用环境对于各单体电池也不尽相同,导致各单体电池状态产生更大的差异,在使用过程中逐步放大,从而在某些情况下使某些单体电池性能加速衰减,并最终引发电池组过早失效。

    当然,锂电池的相关参数系数词肯定不止上面这些了,欢迎各位的补充。




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