鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年01月26日
有哪些動力電池的主要技術參數?
開路電壓,顧名思義,即電池外部不接任何負載或電源,測量電池正負極之間的電位差,即為電池的開路電壓。工作電壓,與開路電壓相對應,即電池外接上負載或電源,有電流流過電池,測量所得的正負極之間的電位差。
由于電池內阻的存在,放電狀態時(外接負載),工作電壓低于開路電壓,充電時(外接電源)的工作電壓高于開路電壓。
電池容量(Ah)
能夠容納或釋放的電荷Q,Q=It,即電池容量(Ah)=電流(A)x放電時間(h),單位一般為Ah(安時)或mAh(毫安時)。
比如車內蓄電池標注16Ah,那么在工作時電流為1A的時候,理論上可以使用16小時。
電池能量(Wh)
電池儲存的能量,單位為Wh(瓦時),能量(Wh)=電壓(V)×電池容量(Ah)。
為標識為3.7V/10000mAh的電池,其能量為37Wh,而如果我們把4節這樣的電池串聯,就組成了一個電壓是14.8V,容量為10000mAh的電池組,雖然沒有提高電池容量,但總能量確提高了4倍。
寫到這兒筆者看了一下自己的充電寶標識,特意搜索了下民航規定不能攜帶超過160Wh…)
復習了高中知識,我們下面來一點干貨…
能量密度(Wh/L&Wh/kg)
單位體積或單位質量電池釋放的能量。
如果是單位體積,即體積能量密度(Wh/L),很多地方直接簡稱為能量密度;
如果是單位質量,就是質量能量密度(Wh/kg),很多地方也叫比能量。
如一節鋰電池重300g,額定電壓為3.7V,容量為10Ah,則其比能量為123Wh/kg。
根據16年發布的“節能與新能源汽車技術路線圖”,我們可以大概對動力電池發展趨勢有一個概念,下圖所示,到2020年,純電動汽車電池單體比能量要達到350Wh/kg
功率密度(W/L&W/kg)
將能量除以時間,便得到功率,單位為W或kW。同樣道理,功率密度是指單位質量(有些地方也直接叫比功率)或單位體積電池輸出的功率,單位為W/kg或W/L。
比功率是評價電池是否滿足電動汽車加速性能的重要指標。
比能量和比功率究竟有什么區別?
舉個形象的例子:
比能量高的動力電池就像龜兔賽跑里的烏龜,耐力好,可以長時間工作,保證汽車續航里程長;
比功率高的動力電池就像龜兔賽跑里的兔子,速度快,可以提供很高的瞬間電流,保證汽車加速性能好;
下面的參數稍微有點繞口…
電池放電倍率(C)
放電倍率是指在規定時間內放出其額定容量(Q)時所需要的電流值,它在數值上等于電池額定容量的倍數。即:充放電電流(A)/額定容量(Ah),其單位一般為C(C-rate的簡寫),如0.5C,1C,5C等
舉個例子,對于容量為24Ah電池來說:
用48A放電,其放電倍率為2C,反過來講,2C放電,放電電流為48A,0.5小時放電完畢;
用12A充電,其充電倍率為0.5C,反過來講,0.5C充電,充電電流為12A,2小時充電完畢;
電池的充放電倍率,決定了我們可以以多快的速度,將一定的能量存儲到電池里面,或者以多快的速度,將電池里面的能量釋放出來。
荷電狀態(%)
SOC,全稱是StateofCharge,荷電狀態,也叫剩余電量,代表的是電池放電后剩余容量與其完全充電狀態的容量的比值。
其取值范圍為0~1,當SOC=0時表示電池放電完全,當SOC=1時表示電池完全充滿。電池管理系統(BMS)就是主要通過管理SOC并進行估算來保證電池高效的工作,所以它是電池管理的核心。
目前SOC估算主要有開路電壓法、安時計量法、人工神經網絡法、卡爾曼濾波法等,我們以后再詳細解讀。
內阻
內阻是指電池在工作時,電流流過電池內部受到的阻力。包括歐姆內阻和極化內阻,其中:歐姆內阻包括電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的電阻;極化內阻包括電化學極化電阻和濃差極化電阻。
用數據說話,下圖表示一電池放電曲線,X軸表示放電量,Y軸表示電池開路電壓,電池理想放電狀態為黑色曲線,紅色曲線是考慮到電池內阻時的真實狀態。
Qmax為電池最大化學容量;Quse為電池實際容量;Rbat表示電池的內阻;EDV為放電終止電壓;I為放電電流;
從圖中可以看出,電池實際容量Quse<電池理論上的最大化學容量Qmax。由于電阻的存在,電池的實際容量會降低。我們也可以看到,電池實際容量Quse取決于兩個因素:放電電流I與電池內阻Rbat的乘積,以及放電終止電壓EDV是多少。需要指出的是電池內阻Rbat會隨著電池的使用而逐漸增大。
內阻的單位一般是毫歐姆(mΩ),內阻大的電池,在充放電的時候,內部功耗大,發熱嚴重,會造成電池的加速老化和壽命衰減,同時也會限制大倍率的充放電應用。所以,內阻做的越小,電池的壽命和倍率性能就會越好。通常電池內阻的測量方法有交流和直流測試法。
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