第二章第5节 锂离子电池充放电特性
电动车用锂离子动力电池充放电特性
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reservedY B IMON THL Y
第 33 卷
在图 1a 中电池端电压在充电初始时刻有比较大的上升率 , 而随着充电过程的不断进行 ,电池端电压逐渐趋于平稳 。由图 1b 可以看出 ,锂离子动力电池在智能模式充电方式下 ,充电电 流在开 始 时 迅 速 达 到 比 较 大 的 值 , 而 后 几 乎 线 性 下 降 , 在 420 min时 ,电池基本已经到达满充状态 。电池在充电始末温升 在3 ℃之内 (环境温度为15 ℃) ,说明在智能模式充电的方式下 锂离子动力电池的电流接受能力良好 ,充电效率较高 。 2. 2 锂离子动力电池放电特性
收稿日期 :2002 - 07 - 20
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
Abstract :To understand t he charge and discharge characteristics of Li2ion battery and evaluate its application on electric vehicles , t he charging and discharging experiments of Li2ion battery were done according to t he special requirement of electric vehicle. The charge and discharge characteristics of Li2ion battery were studied and analyzed wit h t heir curves based on t he experiment results. Li2ion battery consistency was evaluated and analyzed. As a conclusion , Li2ion battery could satisfy t he demand of electric vehicle , but t he battery temperature rise in t he discharge process and consistency at t he deep discharge stage needed to be taken into ac2
锂离子电池充放电特性考核试卷
A.过充
B.过放
C.充放电速率
D.电池体积
12.锂离子电池的内部阻抗主要由哪些因素决定？（）
A.电极材料
B.电解液
C.隔膜
D.所有以上选项
13.以下哪种情况会导致锂离子电池容量衰减加快？（）
A.长时间充电
B.长时间放电
C.高温环境
D.所有以上选项
14.锂离子电池在储存过程中容量衰减的原因是什么？（）
5.锂离子电池放电时，锂离子从哪个电极移动到另一个电极？（）
A.正极移向负极
B.负极移向正极
C.同时向两边移动
D.不发生移动
6.锂离子电池的充电过程中，电池的电压会怎样变化？（）
A.逐渐降低
B.逐渐升高
C.保持不变
D.先升后降
7.影响锂离子电池循环寿命的主要因素是什么？（）
A.充放电速率
B.温度
C.电解液
4.锂离子电池在放电过程中，负极材料石墨层间插入的离子是_______。（）
5.锂离子电池的标称电压通常为_______伏特。（）
6.提高锂离子电池能量密度的方法之一是使用_______负极材料。（）
7.锂离子电池在充电时，电池的内部阻抗会_______。（）
8.锂离子电池的循环寿命是指电池可以进行的_______次数。（）
A.监测电池电压
B.控制充电电流
C.预防电池过热
D.评估电池健康状况
16.以下哪些因素会影响锂离子电池的内部阻抗？（）
A.电极材料的种类
B.电解液的离子阻抗
C.电池的充放电状态
D.环境温度
17.锂离子电池的充放电曲线反映了哪些信息？（）
锂离子电池的过充电和过放电产生的问题
针对锂离子电池过充电、过放电问题令狐采学过充电：锂离子电池过充时，电池电压随极化增大而迅速上升，会引起正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解，产生大量气体，放出大量的热，使电池温度和内压急剧增加，存在爆炸、燃烧等隐患。
过放电：电池放完内部储存的电量，电压达到一定值后，继续放电就会造成过放电，电池过放电可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放，或反复过放对电池影响更大。
一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，电解液分解，负极锂沉积，电阻增大，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。
解决措施：1、改变正极材料：目前钴酸锂正极活性材料在小电芯方面是很成熟的体系，但是充满电后，仍旧有大量的锂离子留在正极，当过充时，残留在正极的锂离子将会涌向负极，在负极上形成枝晶（使其晶面的半高宽变大，导致某一方向的晶粒尺寸变小，晶体结构的改变导致碳材料出现裂纹，进而破坏负极表面的SEI 膜并促进SEI 膜的修复，SEI 膜的过度生长消耗活性锂，因此造成了电池的不可逆容量衰减。
如图1所示）这是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果。
甚至在正常充放电过程中，也有可能会有的产生多余的锂离子游离到负极形成枝晶（由于石墨的嵌脱锂电位较低，接近锂的还原电位，因此在某些条件下负极容易出现锂沉积，锂沉积会消耗活性锂，产生不可逆容量损失）。
因此寻求高能量密度、高安全、环保和价格便宜的电极材料是动力电池发展的关键。
目前国家选择的安全正极材料有锰酸锂、磷酸铁锂等。
（锰酸锂LiMnO4分子结构上面可以保证在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。
同时锰酸锂稳固的结构使其氧化性能远远低于钻酸锂，分解温度超过钴酸锂10O℃，即使由于外力发生内部短路、外部短路、过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。
磷酸铁锂(LiFePO4)及其充电(脱锂)后形成FePO4的热稳定性非常好，其在210～410℃的温度范围内所放出的热量仅为210J／g：而普遍使用的LiCoO2的充电态(CoO2)开始分解产生氧气的温度为240°C，所放出的热量约为1000J／g。
锂电池的充放电过程
锂电池的充放电过程随着科技的不断进步和人们对便携移动设备的需求不断增加，锂电池作为一种高能量密度、长寿命、安全可靠的电池技术，得到了广泛的应用和发展。
锂电池的充放电过程是锂离子在正负极之间的迁移和化学反应过程，是锂电池能够提供电能的基础。
一、锂电池的充电过程1. 确定充电方式锂电池的充电方式主要有恒流充电、恒压充电和剩余容量比较法充电等。
恒流充电是通过控制充电电流来进行充电，充电电流大小根据电池容量和充电器的特性来选择；恒压充电是在电池电压达到某个设定值后，保持恒定电压，并将电池的充电电流逐渐减小直到充电完成；剩余容量比较法则是在充电器提供的恒流下，通过测量电池的容量来控制充电过程。
2. 充电电流的选择充电电流的大小直接关系到充电速度和电池寿命。
如果充电电流选取过大，容易导致电池过热、变形、容量损失严重等问题，甚至可能引发安全事故；而如果充电电流选取过小，则充电时间会过长。
因此，合理选择充电电流非常重要。
3. 充电电压的控制锂电池的充电电压一般在4.2-4.35V之间，超过这个范围会引起电池结构改变，导致电池容量下降、寿命缩短，甚至引发安全隐患。
因此，充电电压的控制非常关键，需要严格按照电池的充电特性来选择。
4. 过充保护为了防止锂电池过充，充电过程中通常会设置过充保护电路。
一旦电池充电电压达到设定值，充电器会自动停止充电，以避免过充损坏电池。
5. 充电结束判定充电过程中，通常通过充电器和电池之间的信息交互来判断充电是否完成。
当电池电压和充电电流达到设定值时，充电器会停止充电，进入维持电池状态。
二、锂电池的放电过程1. 确定放电方式锂电池的放电方式主要有恒流放电和剩余容量比较法放电等。
恒流放电是通过控制放电电流进行放电，放电电流大小根据电池容量和放电设备的要求来选择；剩余容量比较法则是根据电池内部衰减电压与设定值的比较来判断剩余容量，通过测量剩余容量来控制放电过程。
2. 放电电流的选择放电电流的大小直接关系到放电时间和电池输出电压的稳定性。
锂电池基础知识培训
锂电池基础知识培训锂电池是一种常见的电池类型，广泛应用于移动设备、电动车辆和可再生能源存储等领域。
本文将为大家介绍锂电池的基础知识，包括锂电池的结构、工作原理、充放电特性、安全性等方面。
一、锂电池结构锂电池通常由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极材料一般使用氧化物，如钴酸锂（LiCoO2）、磷酸铁锂（LiFePO4）等。
这些正极材料能够释放或吸收锂离子，实现电池的充放电过程。
负极材料通常采用石墨，能够嵌著锂离子形成锂插层化合物。
电解质是锂离子的传导介质，一般采用液态或聚合物电解质。
液态电解质具有高离子传导性和低内阻，而聚合物电解质则具有良好的安全性能。
隔膜用于隔离正负极，防止短路。
二、锂电池工作原理锂电池的工作原理是基于锂离子在正负极材料之间的嵌脱插过程。
充电时，外部电源提供电流，使得正极材料氧化，负极材料脱锂。
锂离子在电解液中移动，通过隔膜到达负极，嵌入到负极材料中。
放电时，锂离子从负极材料脱出，通过隔膜到达正极，嵌入到正极材料中。
同时，电子通过外部电路流动，产生电流，为外部设备供电。
锂电池的充放电过程是可逆的，可以循环多次使用。
三、锂电池充放电特性锂电池的充放电特性与其正负极材料有关。
充电时，锂电池通常采取恒流充电和恒压充电两个阶段。
恒流充电阶段中，电流保持不变，直到电池电压达到设定的峰值电压；恒压充电阶段中，电流逐渐减小，直到电池容量充满，电压保持恒定。
放电时，锂电池的电压会随着放电过程逐渐下降，当电压达到一定程度时需要停止放电，以避免过放。
锂电池的容量可以通过充放电循环实验来测试，常用的容量单位是安时（Ah）。
四、锂电池的安全性锂电池具有较高的能量密度，因此在不正确使用或存储时存在一定的安全风险。
首先，要注意避免过充和过放。
过充会造成电池内部压力过高，甚至发生爆炸；而过放会导致电池无法再次充电，损坏电池。
其次，在存储和携带锂电池时，应注意避免与金属物品短路，避免受到外力撞击。
此外，锂电池在高温环境下的使用会降低其寿命和安全性能，因此要避免长时间暴露在高温环境中。
锂离子电池充电
锂离子电池充电锂离子电池充电是一种常见的充电方式，被广泛应用于各种电子设备、便携式电源和电动车辆等领域。
本文将介绍锂离子电池的基本工作原理、充电过程、充电技巧以及安全注意事项等内容。
一、锂离子电池的基本工作原理锂离子电池是一种通过锂离子在正负极之间的迁移以及电化学反应来完成电能储存和释放的装置。
其中，电池的正负极材料可以分别是氧化物和石墨。
在充电过程中，锂离子从正极材料（通常是氧化物）迁移到负极材料（通常是石墨）上，同时电子也以外部电路的形式流动。
二、锂离子电池的充电过程锂离子电池的充电分为恒流充电和恒压充电两个阶段。
（一）恒流充电阶段恒流充电是在初始阶段以较大的电流（通常为电池容量的1/2至4/5）充入电池，此时电压逐渐上升。
通过恒流充电可以将电池中的锂离子都迁移到负极材料上，使电池容量逐渐恢复。
在充电过程中，会有一定的功率损耗，因此电池会发热。
（二）恒压充电阶段当电池电压接近其额定电压（通常为4.2V）时，恒流充电会转变为恒压充电阶段。
在此阶段，电压保持恒定，电流逐渐减小。
锂离子电池容量的大部分在恒流充电阶段已经充入，此时的恒压充电主要是为了完全充满电池。
三、锂离子电池的充电技巧1.选择适当的充电器：建议使用原厂充电器或符合电池充电要求的充电设备，以保证充电过程的安全和充电效果的良好。
2.设置合适的充电参数：尽量按照电池的额定电压和充电电流要求设置充电器的参数，避免过高或过低的充电电流和电压。
3.避免过度充电：充电完成后，及时拔掉充电器，避免长时间超过充电时间，以免电池过度充电导致电池性能衰减或损坏。
4.避免高温充电：在充电过程中，应避免将电池暴露在高温环境下，以免对电池产生不良影响。
5.充电中避免频繁断电：在电池充电过程中，尽量避免频繁断电或充电过程中频繁暂停，以免影响充电效果。
四、锂离子电池充电的安全注意事项1.避免过度放电：在使用锂离子电池过程中，尽量避免过度放电，以免对电池产生过大的损害。
三元锂最佳充放电区间
三元锂最佳充放电区间摘要：一、引言二、三元锂离子电池的基本特性三、三元锂离子电池的充放电区间1.100%至80%的SOC区间2.80%至50%的SOC区间3.50%至20%的SOC区间4.20%至0%的SOC区间四、充放电区间的实际应用五、结论正文：一、引言随着科技的不断发展，锂电池已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
作为锂电池的一种，三元锂离子电池因其高能量密度、较轻的重量和较长的寿命而受到广泛关注。
然而，不了解三元锂离子电池的充放电特性可能会导致电池性能的下降，甚至损坏电池。
因此，了解三元锂离子电池的最佳充放电区间显得尤为重要。
二、三元锂离子电池的基本特性三元锂离子电池是一种使用镍钴锰酸锂（NCM）或镍钴铝酸锂（NCA）作为正极材料的锂电池。
它的电池容量和电压相对于传统的锂离子电池有明显的提高，从而提高了设备的续航能力。
三、三元锂离子电池的充放电区间三元锂离子电池的充放电区间可以分为四个阶段：1.100%至80%的SOC区间在此区间，电池的放电速率较快，能量输出较高，适合用于高功率设备。
同时，这个阶段电池的内部电阻较小，有利于设备快速充电。
2.80%至50%的SOC区间在此区间，电池的放电速率逐渐降低，能量输出趋于稳定。
这个阶段适合用于中等功率设备，如智能手机、笔记本电脑等。
3.50%至20%的SOC区间在此区间，电池的放电速率进一步降低，能量输出减小。
这个阶段适合用于低功率设备，如智能手表、蓝牙耳机等。
4.20%至0%的SOC区间在此区间，电池的放电速率变得非常缓慢，能量输出非常低。
这个阶段适合用于小功率设备，如遥控器、传感器等。
四、充放电区间的实际应用在实际应用中，为了保护三元锂离子电池，延长其使用寿命，应该尽量避免电池在低电量状态下长时间使用。
同时，当电池电量接近20%时，应尽快充电，以免损坏电池。
五、结论总之，了解三元锂离子电池的最佳充放电区间有助于我们更好地利用和保护这种高性能的电池。
锂离子电池充放电过程
锂离子电池充放电过程
锂离子电池充放电过程是指在使用电池时，电池通过充电和放电来储存和释放能量的过程。
1. 充电过程：在充电时，正极材料中的锂离子被移动到负极材料中，而电池内部的电解液则流动了起来，维持了电池的电路。
2. 放电过程：在放电时，负极材料中的锂离子开始向正极材料中移动，释放出存储在电池中的能量。
这种释放的能量可以用来供给电子设备的工作。
锂离子电池的充放电过程是一个连续的过程，可以不断重复。
但是经常深度放电会对电池寿命产生影响，因此，如何正确地使用和维护电池是非常重要的。