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电压是锂离子电池的一个重要参数,它直接决定了电池的能量和电池组的分组方式。 这篇文章总结了锂离子电池的电压,也是我整理和学习知识的过程。 有误请批评指正。
锂离子电池在充放电测试或实际使用过程中,电压参数主要有平台电压、中值电压、平均电压、截止电压等,典型的放电曲线如图1所示。
平台电压是指最小电压变化和大容量变化对应的电压值。 磷酸铁锂和钛酸锂电池有明显的平台电压,在充放电曲线上可以清晰识别。 大多数电池的电压平台并不明显。 充放电测试时,通过电压区间采集数据,然后对电压曲线进行微分,通过dQ/dV的峰值确定平台电压。
中值电压是电池容量的一半对应的电压值。 对于平台明显的材料,如磷酸铁锂、钛酸锂等,中值电压一般为平台电压。
平均电压是电压容量曲线的有效面积(即电池充放电能量)除以容量,计算公式为|=πU(t)*I(t)dt/πI(t) dt。 在充放电测试数据中,平均电压是用充放电能量除以容量数据得到的。 反之,电池能量密度也是根据电池平均电压估算的,即能量=容量*平均电压/电池质量(或体积)。
截止电压是指电池放电时允许的最小电压和充电时允许的最大电压。 如果电压低于放电截止电压,继续放电,电池的正极电位会继续下降,而负极电位会迅速上升,形成过度放电。 过放电可能造成电极活性物质的破坏,丧失反应能力,缩短电池寿命; 还会导致负极铜箔分解,正极析出,有短路的危险。 如果充电电压高于充电截止电压,电池正极电位会继续升高,造成正极材料过度脱锂,晶体结构破坏失效,电解液分解失去锂离子 . 但负极电位会持续下降,嵌锂过多,石墨层解体,锂在极板表面析出等问题。
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