鋰離子電池電壓、容量、內(nèi)阻和脈沖測試程序

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)見表1。這種類型的磷酸鐵鋰離子電池屬于動力鋰電池，重要用于電動工具和儲能電源領(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

電池式動力鋰離子電池

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℃;

測試系統(tǒng)的組成

鋰離子電池的特性測試是基于電池測試平臺進(jìn)行的。電池測試的重要目的是對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)。

電池測試平臺如圖2所示。所使用的設(shè)備有:磷酸鐵鋰離子電池、Digatron自動充放電測試設(shè)備和上位機(jī)。Digatron自動充放電測試設(shè)備對電池進(jìn)行充放電狀態(tài)測試。上位機(jī)與Digatron自動充放電測試設(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電池測試平臺圖2電池測試平臺

在充放電過程中，電池的工作電流通常用充放電比來表示，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:

能力測試

為了測量不同放電速率下鋰離子電池的實(shí)際容量，測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)

測試結(jié)束時(shí)，用0.02c的小電流將電池中的電放掉

開路電壓特性試驗(yàn)

為了測試鋰離子電池在放電過程和充電過程中不同剩余容量的電動勢，將測試分為放電過程和充電過程。放電過程試驗(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

測試結(jié)束時(shí)，用0.02c的小電流將電池中的電放掉

充電過程測試如下:

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。測試結(jié)束后，給電池充電