认识充放电曲线
充放电极化曲线 电流电压
充放电极化曲线电流电压
充放电极化曲线是描述电池在充电或放电过程中，电极上发生的电化学反应与对应的电流、电压之间的关系曲线。
在充电过程中，随着电荷的积累，电极的电位会发生变化，同时电极上会发生一定的极化现象，表现为电压的升高。
当电流密度一定时，电极电位与对应的电流之间呈线性关系，可以表示为极化曲线。
在极化曲线上，存在两个重要的点：开路电位和电化学极化电位。
开路电位是指电极在没有电流通过时的电位。
如果电极的电势低于开路电位，则电极表面会出现电化学氧化反应或还原反应，导致电极的极化现象。
在极化曲线上，对应于电流密度的点是电化学极化电位，该点的电极电位与电流之间存在一定的斜率关系。
在电池的充放电过程中，随着电流密度的变化，电极的极化现象也会发生变化。
当电流密度较小时，电极上的反应速度较慢，电极的极化现象较小；当电流密度较大时，电极上的反应速度加快，电极的极化现象加剧。
因此，在电池的充放电过程中，需要控制适当的电流密度和电压，以避免过度的极化现象导致电池性能下降或损坏。
铅酸电池电压电量曲线
铅酸电池电压电量曲线
铅酸电池是一种常见的蓄电池类型，广泛应用于汽车、UPS系统等领域。
铅酸电池的电压电量曲线一般可分为充电曲线和放电曲线。
1. 充电曲线：
在铅酸电池充电过程中，电压随着电量的增加而变化。
典型的铅酸电池充电曲线可分为三个阶段：
•起始阶段（恒流充电）：在开始充电时，电池电压较低，电流较大。
这个阶段充电电流是恒定的，电池电压缓慢上升。
•中间阶段（饱和充电）：随着电池电量的增加，电池电压逐渐上升，充电电流逐渐减小。
这个阶段充电电流逐渐减小，电池
电压接近最高允许电压。
•末端阶段（浮充电）：一旦电池电量充满，充电电流几乎为零，电池进入浮充状态。
此时，电池电压保持在一个相对稳定的水
平。
2. 放电曲线：
在铅酸电池放电过程中，电压随着电量的减少而变化。
放电曲线一般较为平稳，电池电压在整个放电过程中相对稳定。
铅酸电池的放电曲线一般呈现出一个缓慢下降的趋势，电池电压逐渐降低，直到达到电池最低工作电压。
以上描述是一般情况下的铅酸电池电压电量曲线，实际曲线可能会受到电池设计、温度、充电/放电条件等因素的影响。
具体的电压电量曲线还取决于电池的具体类型和用途。
认识充放电曲线
8
3. 充放电曲线
3.2 恒流充放电曲线 恒流充放电方法是恒电流计时电势法，即对
电池施加一恒定电流，记录其电极电势（对一个 电极而言）或电池电压（对整个电池而言）随时 间的变化。由于是用恒电流充放电，时间坐标轴 很容易转换为电量（容量）坐标轴。
在充或放电的过程中，充电曲线或放电曲线 有两个参数：时间（容量）和电势（或电压）。 前者表示充（放）电进行的程度，后者决定于电 极的状态，也就是说，充放电曲线是电极（或电 池）状态的反映。
40
60
Capacity ratio
80
100
图3.5 几种正极材料扣式电池的放电曲线
Voltage(V)
3. 充放电曲线
相对于Li电极的首次充放电曲线
4.5
LiCoO2
4
3.5
3
LiNi0.8Co0.2O2
2.5
2
1.5
1
0.5
天然石墨BTR818
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Capacity ratio
2. 电极电势和电池电压
2.5 电极的极化 极化：电极电势偏离其平衡电势的现象。 理想可极化电极 理想不极化电极
极化规律： ¾阳极极化使电极电势向正方向变化，Ea=Ea,0+ η+ ¾阴极极化使电极电势向负方向变化，Ec=Ec,0- η¾在同一时刻，阳极和阴极上通过的电流值相同。
6
2. 电极电势和电池电压
ϕ = ϕ 0 − b(x − 1 ) − RT ln x + RT ln[Li+ ] 2 F 1− x F
其中
ϕ0
=
ϕ0
典型日充放电曲线
典型日充放电曲线（最新版）目录一、引言二、什么是典型日充放电曲线三、典型日充放电曲线的特点四、典型日充放电曲线的应用五、结论正文一、引言随着我国新能源产业的快速发展，电动汽车作为其中的重要组成部分，逐渐成为了人们日常出行的重要交通工具。
对于电动汽车而言，充放电曲线是衡量其性能的重要指标。
本文将介绍典型日充放电曲线，解析其特点及应用。
二、什么是典型日充放电曲线典型日充放电曲线，又称为日循环充放电曲线，是指电动汽车在典型日常使用场景下，电池在一天内的充电和放电过程所形成的曲线。
该曲线可以反映电池在一天中的能量消耗、补充情况，以及电池性能的变化。
三、典型日充放电曲线的特点1.非线性：典型日充放电曲线具有非线性特点，即充电和放电的速度不是恒定的，而是随着电池剩余电量的变化而变化。
一般来说，电池在低电量时充电速度较快，在高电量时充电速度较慢；放电过程则相反，低电量时放电速度较慢，高电量时放电速度较快。
2.两段式：典型日充放电曲线可以分为两个阶段。
第一阶段是充电过程，从电池最低电量开始，直至电池充满。
第二阶段是放电过程，从电池充满开始，直至电池最低电量。
3.充放电效率：典型日充放电曲线还反映了电池的充放电效率。
一般来说，充电过程中的效率较低，因为电池在低电量时需要快速补充能量；放电过程中的效率较高，因为电池在高电量时需要稳定地释放能量。
四、典型日充放电曲线的应用典型日充放电曲线在电动汽车的研发、生产和使用过程中具有重要作用。
通过研究典型日充放电曲线，可以：1.优化电池设计：根据典型日充放电曲线，可以对电池的容量、充放电速率等参数进行优化，以提高电池的性能和使用寿命。
2.指导充电设施建设：通过分析典型日充放电曲线，可以了解电动汽车在一天内的充电需求，从而合理规划充电站的规模、布局和充电功率。
3.提高电动汽车使用效率：了解典型日充放电曲线，可以帮助用户合理安排充电时间，降低充电成本，提高电动汽车的使用效率。
五、结论典型日充放电曲线是研究电动汽车性能和指导充电设施建设的重要依据。
电池充放电曲线(2021年整理)
电池充放电曲线（2021年整理）
电池充放电曲线是指电池在充电和放电过程中电压和电流的变化关系。
了解电池的充
放电曲线有助于正确使用和维护电池，延长其使用寿命。
一、电池充电曲线
电池充电曲线通常分为以下三个阶段：
1. 恒流充电阶段（常数电流充电）。
在该阶段，电池电流呈常数，电池电压逐渐上升并保持在一定值，直到电池充满为止。
1. 平台区（开路电压）。
当电池不经过任何负载时，即开路状态，电池电压保持在一个较稳定的值，称为电池的开路电压。
在该阶段，电池已经耗尽了能够提供的最大电流，
无法再为负载提供更多的能量。
3. 死亡区（截止电压）。
在该阶段，电池电压已经降低到一个不能提供任何能量的值，称为截止电压。
三、电池健康状态和充电曲线的关系
电池的健康状态会直接影响其充电曲线。
例如，如果电池年限已经过长或经常充放电，就会导致其容量下降，电池内阻增加，充电时间变长等。
同时，不同材料的电池也会有不
同的充放电曲线。
在使用电池时应注意以下事项：
1. 根据充电器或电池说明书选择正确的电压和电流来充电，不要充电过度或使用过度。
2. 避免过充或过放电，过充或过放电会导致电池的容量降低和内阻增加，缩短电池
的寿命。
3. 避免在高温或低温环境下使用电池，这也会对电池的寿命和性能造成影响。
4. 废电池要正确处理，不要乱丢弃，以免对环境造成污染。
电池充放电曲线解读
电池充放电曲线解读
电池充放电曲线是指在电池进行充电和放电过程中，电压随时间的变化情况所绘制的曲线。
根据电池的不同特性，充放电曲线可以给我们提供以下几方面的信息：
1. 电池的容量：充放电曲线上的平台区域可以反映电池的容量大小。
在充电过程中，电池的电压会逐渐上升并逐渐趋于平稳，当达到一定电压后，电池处于充电平台状态。
同样，在放电过程中，电池的电压会逐渐下降并趋于稳定，在放电平台状态下电池的电压保持基本稳定。
通过测量充放电平台电压，可以推算出电池的容量大小。
2. 电池的内阻：充放电曲线上从充电平台到放电平台的电压下降或上升速率，可以反映电池的内阻大小。
内阻越大，电池的充电和放电效率就越低。
3. 电池的健康状况：正常情况下，充放电曲线的形状是平滑的，并且电池在充放电过程中电压的变化趋势是一致的。
如果电池存在问题或老化，充放电曲线可能会出现波动、不稳定或者电压下降速率变快等异常情况。
4. 充放电效率：通过比较充放电曲线上的充电斜率和放电斜率可以推算出电池的充放电效率。
充放电效率越高，电池的能量转换效率就越高。
综上所述，电池充放电曲线可以提供有关电池容量、内阻、健
康状况和充放电效率等信息，为电池的使用和维护提供了参考依据。
蓄电池充放电曲线-概述说明以及解释
蓄电池充放电曲线-概述说明以及解释1.引言1.1 概述蓄电池充放电曲线是描述蓄电池在充电和放电过程中电压变化规律的一种曲线。
蓄电池作为一种常用的能量存储设备，广泛应用于家庭电力储备、汽车动力系统以及可再生能源储存等领域。
了解蓄电池的充放电曲线特征对于优化蓄电池的使用和维护具有重要意义。
充电曲线是指在给蓄电池施加电流的过程中，蓄电池的电压随时间的变化规律。
在充电过程中，当电压低于蓄电池的标准电压时，外部电源会向蓄电池施加电流，将电能转化为化学能存储在蓄电池中。
充电过程中的曲线特征包括充电开始时电压迅速上升，然后逐渐趋于平缓，最终达到充电终止电压的过程。
放电曲线是指在蓄电池给外部负载供电的过程中，蓄电池的电压随时间的变化规律。
在放电过程中，蓄电池内部的化学能转化为电能，通过外部负载实现功的输出。
放电过程中的曲线特征包括初始电压高，然后逐渐下降，在接近末端时电压骤降。
放电过程的曲线特征可以告诉我们蓄电池的电能储存状态和使用寿命。
了解蓄电池的充放电曲线特征能够帮助我们更好地掌握蓄电池的工作原理和性能特点。
通过分析充放电曲线，我们可以了解蓄电池的特定工作状态下的电压变化规律，并根据需要进行优化调整。
此外，了解蓄电池的充放电曲线特征还能帮助我们判断蓄电池的健康状况和效能，并合理规划蓄电池的使用和维护策略。
在这篇长文中，我们将重点介绍蓄电池的充放电曲线特征，包括蓄电池的基本原理、充电过程的曲线特征、放电过程的曲线特征。
通过深入了解和分析这些内容，我们可以更好地理解蓄电池的工作原理，为蓄电池的应用和发展提供参考和指导。
接下来，让我们开始探索蓄电池的充放电曲线特征吧！1.2文章结构文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文共分为三个主要部分：引言、正文和结论。
在引言部分，我们将提供一些概述性的介绍，包括蓄电池充放电曲线的基本原理、文章的结构以及研究目的。
在正文部分，我们将详细探讨蓄电池的基本原理，包括蓄电池的工作原理和组成结构。
充放电曲线
充放电曲线充放电曲线是一种必不可少的电池充电技术，它定义了一个电池在充电过程中的电流、电压和功率的变化，从而决定了电池的充电过程。
充放电曲线由四个不同的阶段组成，分别是快速充电（Fast Charge）、总体充电（Overall Charge）、常量压力（Constant Voltage）和慢充电（Slow Charge）。
这四个不同的阶段都具有特定的特点，它们在充电过程中起着重要作用。
快速充电阶段是一种比较新型的充电技术，它主要用于较小的电池，比如手机电池。
在这种技术中，电池可以在短时间内以较高的电流进行快速充电，这样可以有效提高电池的充电速度，减少充电时间。
这种技术的缺点是，由于它以较高的电流充电电池，可能会对电池造成过热，甚至影响电池的使用寿命。
总体充电阶段有利于提高电池的充电效率，主要用于较大的电池，比如锂电池。
在这种技术中，电池在较高的电压下，以较低的电流充电，使电池能够有效地储存电能。
这种技术的优点是，电流较低，可以有效防止电池过热，而且可以提高电池的充电效率。
常量压力（Constant Voltage）阶段是电池充电的最后一个阶段，这种技术的缺点是，即使电池已经完全充满，电流仍有少量流入电池，增加了电池的放电时间。
但这种技术也有优点，可以有效地降低电池的温升，有助于提高电池的使用寿命。
慢充电阶段也叫做满放电阶段，是一种新型的充放电方法，目的是放电电池的能量尽可能的均匀，以便更有效的使用电池的能量。
慢充电阶段实际上只是将常量压力阶段拆成若干个小的阶段，以较低的电压和较小的电流进行充电，同时减少电池的放电时间。
从以上内容可以看出，充放电曲线是影响电池充电过程的关键因素，它以不同的电流、电压和功率类型，构成了一个完整的充电曲线。
充放电曲线的每个阶段都具有自己独特的特点，各有优缺点，都在电池充电过程中起到不可替代的作用。
因此，为了保证电池的安全充电，应正确选择合适的充电技术，针对性地选择充放电曲线，以确保电池的最佳效果。
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其中
ϕ0
=
ϕ0
−
1 2
b
为
x0 = 1 2
和 [Li+ ]0 = 1 时的值 。
ϕ0为 Li++e=Li 的标准电极电势。
锂离子电池正极或负极的电势主要决定于嵌入的锂的 量。
4
2. 电极电势和电池电压
2.6 电池电压 电池电压：正极与负极之间的电势差。 概念： 电池电动势 — 可逆电池的平衡电势 平衡电势 — 没有宏观上的物质和能量交换时
的电极电势 开路电压 — 外电路断开时的电池电压 工作电压— 外电路有负载时的电池电压
2. 电极电势和电池电压
2.7 电池电压的组成及与工作电流的关系
EI
充电
V V
3 0
LiNiCoMnO2
Prismatic Coin cell
20
40
60
Capacity ratio
80
100
图3.9 方形电池和扣式电池的放电曲线
15
4.充放电曲线中所包含的信息 4.1充放电曲线中所包含的信息
¾ 容量及比容量
¾ 电极电势与荷电状态的关系（对电极而言） ¾ 工作电压及电压平台（对电池而言） ¾ 工作电压与充放电电流的关系（倍率充放 电） ¾ 电极过程的信息（表面膜层的形成和分解， 电极材料的晶形的变化，结构的改变等）
40
60
Capacity ratio
80
100
图3.5 几种正极材料扣式电池的放电曲线
Voltage(V)
3. 充放电曲线
相对于Li电极的首次充放电曲线
4.5
LiCoO2
4
3.5
3
LiNi0.8Co0.2O2
2.5
2
1.5
1
0.5
天然石墨BTR818
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Capacity ratio
恒流充放电曲线。电解液：
(b)
LiN(SO2CF3)2- EC/ DMC
(a) 第一次循环
(b) 第二次循环
(c) 第二次循环局部放大
5.充放电曲线微分处理方法
5.1 对充放电曲线进行微分处理的目的 虽然充放电曲线电势（电压）对时间（容量）的
变化含有电极过程的信息，但这种变化一般很小， 不容易表现出来，对曲线微分可以将变化放大，便 于观察和处理 5.2 三种充放电曲线所反映的电极过程的区别 ¾ 相对于参比电极的充放电曲线真实地反映了工作 电极的电极过程（三电极体系） ¾ 相对于金属锂电极的充放电曲线近似地反映了工 作电极的电极过程（扣式电池） ¾ 电池的充放电曲线表现的是正负极电极过程的混 合。
80
100
图3.8 几种正极材料方形电池的放电曲线
Voltage(V)
Voltage(V)
3. 充放电曲线
4 3.8 3.6 3.4 3.2
3 2.8 2.6 2.4 2.2
2
0
LiFePO4
Prismatic Coin cell
20
40
60
80
100
Capacity ratio
4.4 4.2
4 3.8 3.6 3.4 3.2
正极
负极
Li 参比 电极
Li负极
图3.3 相对于参比电极的充电曲线的示意图
11
3. 充放电曲线
3.5 相对于金属锂电极的正负极充放电曲线 ¾电极体系
9研究电极：正极（或负极） 9对电极：金属锂 ¾ 特点 9充放电曲线的电势值不完全反映研究电极的电极电 势值； 9充放电曲线是研究的电极与金属锂电极相对于参比 电极的充放电曲线的差； 9充放电曲线基本反映电极的状态，是两个电极状态 变化的加和。
3. 充放电曲线
电流: 1. 表示有电化学反应发生，但不能直接反映是什 么电化学反应在进行； 2. 电流的大小表示电化学反应的速度。
电势： 只有达到相应的电极电势，电化学反应才有可能 发生；只有在一定的超电势下，电化学反应才能 持续地进行。
9
Voltage(V)
3. 充放电曲线
LFP+LM
4.5
4
为参照的电极称为参比电极。在电极电势的测量 中，得到的是相对于参比电极的电极电势。
作为参比电极需要满足一定的条件，即在电极 电势的测量过程中不发生极化，也就是其电势保持 不变，这就要求：
（1）电极要尽可能地满足“理想不极化电极” 的条件；
（2）测量过程中流经参比电极的电流尽可能 地小。
5
2. 电极电势和电池电压 参比电极有各种类型，最基本的是标准 氢电极（NHE），并规定其电极电势为 零。其他的参比电极有难溶盐电极和氧化 物电极等。在锂电池研究中常用金属锂或 金属铝作为参比电极，在锂离子电池研究 中一般将金属锂作为参比电极。其他参比 电极的电极电势值是相对于NHE的值。
18
5.充放电曲线微分处理方法
5.3 处理的方法 ¾ dV/dQ ¾ dQ/dV ¾由相对于参比电极和相对于金属锂电极的充放电曲 线可直接进行对微分曲线的峰进行分析。 ¾由电池充放电曲线的微分曲线的峰不能直接确定是 反映哪个电极的电极过程。两个办法：1.分别用正、 负极与金属锂组装扣式电池，测试充放电曲线，进 行微分；2.将电池组装成三电极体系，分别测出正负 极的充放电曲线并微分，再与电池充放电曲线的峰 进行对比，以确定与单个电极的电极过程的相应关 系。
2. 电极电势和电池电压
2.5 电极的极化 极化：电极电势偏离其平衡电势的现象。 理想可极化电极 理想不极化电极
极化规律： ¾阳极极化使电极电势向正方向变化，Ea=Ea,0+ η+ ¾阴极极化使电极电势向负方向变化，Ec=Ec,0- η¾在同一时刻，阳极和阴极上通过的电流值相同。
62.Biblioteka 电极电势和电池电压图2.1 开路电势(vs Li+/Li) 与正极材料锂嵌入分数x的 关系: (a) LiXTiS2 (b) Li1+X[Mn2]O4
xe- + xLi+ + TiS2 → LiXTiS2 xe- + xLi+ + Li[Mn2]O4 → Li1+X[Mn2]O4
2. 电极电势和电池电压
2.4 参比电极 电极电势都是相对于某一个电势的相对值，作
2
2. 电极电势和电池电压
2.1 电极电势 2.1.1 电势？电位？ 2.1.2 什么是电极电势？
一个电极与标准氢电极组成电池时，此电池的 电压就是该电极的电极电势。
单个电极的电极电势不可测。 电极电势由电极反应决定。
2. 电极电势和电池电压
2.2 电极反应 电化学反应的一个显著的特点是氧化（失电
图1. 1 锂离子电池原理示意图
1. 锂离子电池研究中用到的电化学方法
1.2 锂离子电池研究中用到的电化学方法 充放电曲线 循环伏安 交流阻抗 粉末微电极 电流脉冲驰豫法(Current Pulse Relation Technique) 恒电位间歇滴定法（Potential Intermittent Titration Technique PITT） 恒电流间歇滴定法（Galvanostatic Intermittent Iitration Techniqure, GITT） Electrochemical voltage (or potential) spectroscopy (EVS)
8
3. 充放电曲线
3.2 恒流充放电曲线 恒流充放电方法是恒电流计时电势法，即对
电池施加一恒定电流，记录其电极电势（对一个 电极而言）或电池电压（对整个电池而言）随时 间的变化。由于是用恒电流充放电，时间坐标轴 很容易转换为电量（容量）坐标轴。
在充或放电的过程中，充电曲线或放电曲线 有两个参数：时间（容量）和电势（或电压）。 前者表示充（放）电进行的程度，后者决定于电 极的状态，也就是说，充放电曲线是电极（或电 池）状态的反映。
7
3. 充放电曲线
图3.1 Discharge profiles of primary (P) and secondary (S) batteries.
3. 充放电曲线
3.1 充放电的方式 充电的方式: ¾ 恒流充电 ¾ 恒压充电 ¾ 恒流、恒压混合充电
放电的方式: ¾ 恒流放电 ¾ 恒阻放电
强制方式 自发方式
4.充放电曲线中所包含的信息
图4.1 LiMn2O4 的放电曲线
16
4.充放电曲线中所包含的信息
4.2 锂离子电池充放电曲线需要关注的问题 ¾ t=0时电极的状态。 充电开始前，正负极各自不一定处于C=0的状
态；放电开始前，正负极各自也不一定处于C=C的 状态。
¾ 前二周循环给出的丰富信息
Voltage(V)
2.3 电极反应的Nernst 公式
m Ox + ne
nRe
ϕ
=ϕ0
−
RT nF
ln
∏ Ren ∏ Oxm
式中，ϕ-电极电势； ϕ0−标准电极电势；R-气体常 数；T-开氏温度；
2. 电极电势和电池电压
对于锂离子嵌入反应 xLi+ + xe+ < H >= Lix < H >
其电极电势的Nernst公式可近似地表示为
锂离子电池的电化学研究方法 （一）认识充放电曲线
张亚利 2008-6-6
内容
1. 锂离子电池研究中用到的电化学方法 2. 电极电势和电池电压 3. 充放电曲线 4. 充放电曲线中所包含的信息 5. 充放电曲线微分处理方法 6. 问题讨论