锂电池的倍率性能什么是电池的放电倍率？和电池容量有关吗？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

什么是电池的放电倍率？和电池容量有关吗？

之前我们一直在围绕电池的功能性、安全性、形状、材料、结构、工作原理、过充过放几个方面介绍，但是电池最核心的还是控制电流，也是我们专业术语所说的放电倍率。在前几期内容中小蒲多次讲到了，电池是由正负极、隔膜、电解液组成，并且分别是通过什么原理在传播电流和控制电流，让电池运行无阻，提升电池使用寿命。那么这一系列也就和今天小蒲要给大家讲到的放电倍率有关了，首先我们来认识一下什么是电池的放电倍率？

放电倍率，是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。每一个电池的容量在一定时间内是一定量的，锂电池的放电倍率是指与常规放电相比，在同等时间内，放电量是常规放电的几倍。在不同电流下能放出的能量，一般而言，电芯都需要测试在不同恒流情况下的放电性能。

所谓恒流就是电池充放电的特性，是锂电池需采用专门的充电法，来判断是否完成充电和放电的过程。可见「小蒲说电池」锂电池的充电放电特性有详细讲到这一部分的内容。

那么说到放电倍率是和电池容量、放电电流大小有关，那么根据不同的数值也有不同的类型，我们就从四个方面来看看，分别从容量型、动力型、高倍率、内阻比较 来给大家一一讲解。

容量型：是指放电倍率小于3C的电池称为容量型，容量型电芯容量密度高，持续放电电流小；动力型：是指放电倍率在3C-10C之间的电池称为动力型，动力型电芯单体能量密度稍低，持续放电电流大；高倍率：是指放电率10C以上称为高倍率，高倍率电池壳持续提供较大的电流；内阻比较：容量型＞动力型＞高倍率；锂电池内阻越来越低放电功率越大。

这就是关于电池的放电倍率所包含的知识点了，即“放电电流/电池容量=放电倍率” 。如果你也对锂电池感兴趣，欢迎留言交流和小蒲一起探讨哦~或者有不懂电池的，也可以向小蒲咨询哦，毕竟小蒲是专业做电池的，能让你少走弯路哦！

技术丨充放电倍率对于锂离子电池过充性能的影响

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导读

近日，中科大的DongxuOuyang（第一作者）和Jian Wang（通讯作者）等人就对充电倍率、放电倍率和循环倍率对锂离子电池在过充条件下的衰降的影响进行了研究。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液等部分组成，通过Li+在正负极的迁移进行储能。其中在充电的过程中，Li+从正极脱出，然后嵌入到负极之中，放电的过程则正好相反，因此锂离子电池也被形象的称为“摇椅式”电池。正常使用时，正极脱出的Li能够全部嵌入到负极之中，这一过程中副反应比较少，因此锂离子电池在正常的工作条件下具有非常优异的工作寿命，但是极端滥用的条件下，例如过充，正极会被充到很高的电压，从而脱出过量的Li，超出负极的容量，导致负极析锂。这一方面会加剧电解液在负极表面的还原分解，另一方面正极的高电势也会导致电解液在正极表面大量氧化分解，因此过充不但会引起锂离子电池的安全风险，还会导致锂离子电池的循环寿命大幅衰降。

近日，中科大的DongxuOuyang（第一作者）和Jian Wang（通讯作者）等人就对充电倍率、放电倍率和循环倍率对锂离子电池在过充条件下的衰降的影响进行了研究，研究表明在锂离子电池过充条件下测试时，较低的充电倍率反而会严重的劣化锂离子电池的性能。

作者在实验中采用的为三洋的18650电池，电池电压为4.2V，电池容量为1300mAh，正极为LCO，负极为石墨，实验中采用的设备如下所示，所有的实验在20℃的环境下开展，电池表面分别粘贴3个K型热电偶，用来测试电池的表面的温度。实验安排如下表所示，其中分组1主要测试了不同的循环倍率的影响，分组2主要测试了不同充电倍率的影响，分组3主要测试了不同放电倍率的影响。

下图为一个典型的锂离子电池过充过程中温度（上图T2位置）和电压等参数变化曲线，从下图可以看到正常充电过程可以分为以下几个部分：

1）极化阶段，这一阶段由于极化的存在因此在施加电流后电池的电压迅速升高，此时电池温度出现温度降低；

2）在240s后电池进入温度平稳升高阶段，在此阶段电池温度以0.05℃/min的速度升高；

3）温度稳定阶段，在这一阶段电池温度会持续升高，但是电池的温度并不会升高。

一旦电池进入到过充时，电池的温度首先保持恒定，然后突然开始上升，最终达到峰值温度。

下图为在不同的循环倍率下对锂离子电池进行过充循环（2.75-5V）实验时电池容量的衰降趋势，从图中能够看到在较低的倍率下对电池进行过充循环时电池的衰降更为严重，2C过充循环时电池的衰降速度为0.12%/cycle，在3C倍率下过充循环时电池容量的衰降速度仅为0.05%/cycle，而0.5C和1C循环的电池的衰降速度要远远快于2C和3C循环的电池。

下图为不同倍率下进行过充循环时电池的T2温度采样点的温度在第1次、第5次、第10次和第15次循环时电池表面温度的变化，从图中能够看到充电倍率对于电池温度的影响非常明显，大倍率充电时电池温度升高更快，同时过充造成的温度峰值也更不明显。同时从下图还能够注意到过充循环对于电池的温度特性也会产生明显的影响，在第一次过充时电池峰值温度明显更高，而在随后的过充循环中电池的峰值温度明显变得更加温和，表明在第一次过充中过充导致的副反应要更为严重。

下图为电池在过充循环过程中电池电压曲线的变化，从图中能够看到在较低的倍率下过充循环对于电池的充放电电压曲线都会产生明显的影响，首先我们能够看到开始充电时电池的电压升高，表明电池极化增加，可能的原因有三个：

一个是电池内阻的增加；

一个是电池活性物质的减少；

一个是活性Li的损失。

而电池在充电终止和放电终止时电池的电压曲线都明显缩短，作者在这里认为是活性Li的损失导致的，但是从电压曲线的形状来看，应该是活性物质损失和活性Li的损失都存在，并且还包含部分电池内阻增加的影响。

相比于较低倍率的过充循环，较高倍率的过充循环对于电池充放电曲线的形状和位置几乎没有发生显著的影响。

接下来作者考察了充电倍率和放电倍率对于电池过充衰降的影响，从下图能够看到充电倍率对于电池性能的影响更为明显，0.5C倍率充电的电池仅仅15个循环后电池的可逆容量就衰降到了80%以下，而1C倍率下循环19次电池容量也衰降到80%以下，2C和3C倍率过充的电池容量的衰降速度要明显的慢于低倍率下过充的电池。

从下图b能够看到放电倍率对于过充过程中电池容量衰降的影响则要弱的多，在1C倍率充电的条件下，分别以0.5C、1C、2C和3C进行放电时电池分别经过18、19、14和14次循环后电池的容量衰降到了80%以下，这主要是受到较小的充电倍率的影响，而放电倍率对于电池衰降速度的影响比较小。

在过充的过程中过量的Li+从正极脱出，迁移的负极表面，嵌入到负极之中，但是当过量的Li迁移的负极表面后，无法继续迁入负极的晶体结构之中，因此就会以金属Li的形式在负极的表面析出，因此过充造成的电池容量的损失是部分可逆的，从下图的1C过充循环后电池存储过程中的容量变化情况可以看到，在存储的过程中电池的容量逐渐恢复，最终恢复到了1.088Ah左右的，容量恢复率约6.3%，这主要是因为负极表面析出的金属锂，在存储的过程中部分又重新嵌入到石墨负极之中。