动力锂离子电池性能评价指标汇总.docx
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1、动力锂离子电池性能评价指标汇总在动力锂电池系统中,各个参数能够表征系统的不同性能,本文罗列锂电池各个参数。目录1.锂电池单体12 .常规性能指标22. 1.电压23. 2.内阻34. 3.容量45. 4.功率46. 5.比容量、比能量57. 6.充放电倍率53 .可靠性性能指标63.1. 1.循环寿命63.2. 自放电率63.3. 放电深度74 .锂离子电池模块75 .锂离子电池系统81 .锂电池单体锂离子电池单体由正负、电极、电解液和隔膜组成,是组成电池模块和电池组的基本结构单元。电池作为一种电化学电源天然的具有电压、内阻、容量、能量、功率等特性参数。人们主要的出于两个方面的目的,希望对电池
2、的参数进行测量和评价。一个是为了实现主动控制的目的,比如,电池单体电压不一致,使得系统能量存储能力降低,如果能够主动调节两极的单体电压,则可以起到放大系统容量的效果。另一个是为了安全考虑,电池的参数有其固定的范围,检测电池参数,实施监控其边界,可以起到表征电池安全状态的作用。2 .常规性能指标2.1.电压单体电压主要的取决于单体正负极材料的类型,一般的钻酸锂、三元正极配合石墨负极可以获得4.2V左右的满充电压,而磷酸铁锂最高只能达到3.6Vo这里的电压,准确的说应该是电势取决于材料属性,电势数值上等于静置足够长时间以后的电池开路电压。而闭合回路中的单体端电压,是我们用外部仪器检测到的电压值,其
3、数值等于电池电势减去电池内阻占压。而电池内阻并非恒定不变,会受到多种因素的影响而发生变化,这些在下面一节再说。-1R=f(SOC,-)、+I1()E=f(SOC,Tj)U:之鹫曜羽继续说电压,单体电压除了由材料决定以外,会跟随荷电量的变化而变化,并且是一一对应的关系,因此,在很多情形下,无法直接简单测量的电池荷电量(SoC)经常被用电池开路电压进行推测。单体电压与电池内部活性物质的活跃程度有关,因此影响活跃度的温度,也能在小范围内影响到单体电压的高低。单体电压越高,同样容量的电池含有的能量就越多,因此,在确保安全前提下,提高单体电压上限值,是提高系统能量密度的一条技术路线。2.2.内阻电池的内
4、阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,单位是毫欧姆。它包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。欧姆内阻与电池的尺寸、结构和装配有关;极化内阻是电池正极与负极发生电化学反应时极化所引起的内阻。内阻对电池的影响:内阻大的电池,在充放电的时候,内部功耗大,发热严重,会造成锂离子电池加速老化和寿命衰减,同时也会限制大倍率充放电。所以,内阻越小,锂电池的寿命和倍率性就会越好。锂电池内部,锂离子从一极运动到另一极,过程中阻碍离子运动的因素共同的组成了锂电池的内阻。其主要的部分包括导电件的物理内阻;电机材料、隔膜和电解质等电化学物质固有的阻抗;电池内部通过存在电流时临
5、时增加的对锂离子运动产生的阻碍;这三部分共同构成了内阻的主体。内阻对温度最为敏感,不同温度下,内阻值可以发生很大变化。低温下电池性能下降,其重要的原因之一就是低温下电池内阻过大造成的。锂电池作为一个电源,从外部看,内阻肯定是越小越好。尤其在功率应用情形下,小内阻是必要的条件。2.3.容量电池的容量是指电池存储电量的大小。常用的表达方法有Ah和KWh,Ah和KWh的关系,可以类比于P等于UI,功率等于电压乘以电流。UI=P(V)(Ah)(Kwh)0MEB电池351117824小米充电宝5200.1苹果iphoeX52.7160.014锂电池容量,可度量的容量,是在电池合理的最高最低电压范围内,可
6、以充入和放出的最大电量。在搭载到车辆上之前,单体的容量可以用充放电的方式去测量。一旦上车以后,电池容量只能依靠算法估计。在电池管理系统BMS中,准确估计电池荷电状态SOC是其设计水平的重要指征。当前为人们熟知的做法是对于动态工作情形下,对回路电流安时积分,在非工作状态,用电池开路电压校核电池电量。其他的方法虽然种类繁多,但不是稳定性不佳就是计算量过大,真正被应用于批量的并不多见。单体的容量明显的受到老化程度的影响,大家都知道,容量衰减到一个极限值就是电池淘汰的时候,可见二者具有绝对的相关性。其次,容量还收到温度的影响,低温下,活性物质活性下降,能够提供的离子变少,容量必然跟着下降。2.4.功率
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