锂电池充电特性 12种锂电池充放电方式曲线对比|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

12种锂电池充放电方式曲线对比

作为一种“化学能-电能”相互转换的能量装置，锂电池在使用过程中必然会进行充电和放电，合理的充放电方式既能减轻锂电池的损伤程度，又能充分发挥锂电池的性能，具有重要的应用价值。

如《GB/T 31484-2015：电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》 中规定的锂电池循环寿命测试充放电流程是：1）充电：以1C恒流充电至终止电压，然后恒压充电至0.05C；2）放电：以1C恒流放电至终止电压。

附图1：GB/T 31484-2015循环寿命测试方法

又如《GB/T 18287-2013：移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》 中规定的锂电池循环寿命测试充放电流程是：1）充电：以恒定电流充电至限制电压，然后恒压充电至0.1C；2）放电：以0.2C恒流放电至终止电压。

附图2：GB/T 18287-2013循环寿命测试方法

由此可见，无论是动力电池还是消费电池，行业和标准建议的锂电池充电方式为恒流恒压充电，放电方式为恒流放电。

第一部分：充电方式（Charge Methods）

除了标准要求的CC-CV充电方式外，锂电池还可以进行CC充电、CV充电、CP充电、CP-CV充电等。

1恒流充电（CC）

恒流充电（Constant Current Charge，简称CC Charge），充电全过程中电流恒定不变，电压逐渐升高。

建议：允许使用。

附图3：恒流充电曲线

2恒压充电（CV）

恒压充电（Constant Voltage Charge，简称CV Charge），充电瞬间电压达到设定值，电流处于峰值状态。如下图，锂电池放电至3.0V后，4.2V恒压充电瞬间电流达到17.5C左右，随后电流逐渐降低，达到设定值后充电结束。

建议：禁止使用。

附图4：恒压充电曲线

3恒流恒压充电（CC-CV）

恒流恒压充电（Constant Current and Constant Voltage Charge，简称CC-CV Charge），这种充电方式就是CC充电和CV充电的结合，充电过程中电流先保持恒定不变，当电压充电至上限电压后，再保持电压恒定不变，最后电流逐渐减小至设定值后充电结束。

建议：允许使用。

附图5：恒流恒压充电曲线

4恒功率充电（CP）

恒功率充电（Constant Power Charge，简称CP Charge），在充电过程中保持功率不变，由于充电时电压逐渐增加，因此电流会逐渐降低。

建议：允许使用。

附图6：恒功率充电曲线

5恒功率恒压充电（CP-CV）

恒功率恒压充电（Constant Power and Constant Voltage Charge，简称CP-CV Charge），是恒功率充电和恒压充电的组合方式，先以恒功率充电至终止电压，然后保持电压恒定，当电流减小至设定值后充电结束。

建议：允许使用。

附图7：恒功率恒压充电曲线

第二部分：放电方式（Discharge Methods）

除了标准要求的CC放电方式外，锂电池还可以进行CV放电、CC-CV放电、CP放电、CP-CC-CV放电、CR放电、CR-CV放电等。

1恒流放电（CC）

恒流放电（Constant Current Discharge，简称CC Discharge）是锂电池最常见的放电方式，放电全过程中电流保持恒定不变，电压逐渐减小至终止电压，放电结束。

建议：允许使用。

附图8：恒流放电曲线

2恒压放电（CV）

恒压放电（Constant Voltage Discharge，简称CV Discharge），放电瞬间电压达到设定值，电流处于峰值状态。如下图，设定锂电池恒压放电至3.0V，放电瞬间电流达到30C-35C，随后电流逐渐降低，达到设定值后放电结束。

建议：禁止使用。

附图9：恒压放电曲线

3恒流恒压放电（CC-CV）

恒流恒压放电（Constant Current and Constant Voltage Discharge，简称CC-CV Discharge）是CC放电和CV放电的组合方式，先以恒定电流放电至终止电压后，保持电压不变，然后电流逐渐减小至设定值，放电结束。

建议：允许使用。

附图10：恒流恒压放电曲线

4恒功率放电（CP）

恒功率放电（Constant Power Discharge，简称CP Discharge），在放电过程中保持功率不变，由于放电时电压逐渐减小，因此电流会逐渐增加。

建议：允许使用。

附图11：恒功率放电曲线

5恒功率恒流恒压放电（CP-CC-CV）

恒功率恒流恒压放电（Constant Power and Constant Current and Constant Voltage Discharge，简称CP-CC-CV Discharge）是CP、CC和CV三阶组合放电模式，即先以恒功率放电至终止电压，当CP结束时电流大于下一阶段CC电流时，此时CC放电电压会先回升再减小至终止电压，然后电压恒定至电流减小至设定值，放电结束。

建议：允许使用。

附图12：恒功率恒流恒压放电曲线

6恒阻放电（CR）

恒阻放电（Constant Resistance Discharge，简称CR Discharge）相当于外接一个电阻，根据U=I*（R外+DCR），由于外接电阻足够大，恒阻放电过程中电流值随着电压减小而逐渐降低。

建议：允许使用。

附图13：恒阻放电曲线

7恒阻恒压放电（CR-CV）

恒阻恒压放电（Constant Resistance and Constant Voltage Discharge，简称CR-CV Discharge），是CR放电和CV放电的组合方式，即先以恒电阻放电至终止电压，然后保持电压恒定不变，当电流减小至设定值后放电结束。

建议：允许使用。

附图14：恒阻恒压放电曲线

综上所述，锂电池的充放电方式具有多样性，但归根结底是以CC（恒流）、CV（恒压）、CP（恒功率）或CR（恒阻）作为基础的单步式或组合式流程，这些充放电方式电流电压变化情况参考下表。

附表1：不同充放电方式电流电压变化情况对比

目前，锂电池主流的充电方式仍然以CC-CV方式为主，这是因为锂电池存在极化现象（即时电压并非稳态电压），在CC阶段，电流较大，充电速度快，电压上升到上限电压后，保持恒定电势，外电路电子与Li+在负极汇集反应，随着负极嵌锂进行，活性位点减少，参与反应的电子数量变少，电流逐渐降低，当电流降低为0时（理想情况），极化完全消除，锂电池为满电状态。但在放电过程中锂电池通常采用CC模式，可能是为了更方便计算容量或估算SOC，实际工况下以恒功率放电居多。

总结

锂电池充放电方式选择应考虑数据处理的便捷性、充/放效率以及对锂电池内部损伤风险，既要充分发挥锂电池的性能，又要快速、准确的检测。目前，锂电池以CC-CV充电模式和CC放电模式检测为主，但在终端实际使用工况下，以CP模式为主。

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锂电池充电充放电曲线分析及应用

摘要：本文详细介绍了锂电池充放电曲线的分析方法，包括充电效率、放电特性、容量评估、内阻评估和循环寿命评估等方面。通过对充放电曲线的解读，可以深入了解锂电池的性能和特点，为电池的选择、使用和优化提供重要依据。

一、引言

锂电池其性能对于各类电子设备和电动工具的运行至关重要。充放电曲线是评估锂电池性能的重要手段之一，它可以直观地反映出电池在充电和放电过程中的电压、电流变化情况。通过对充放电曲线的分析，可以获得关于电池容量、内阻、效率等关键参数的信息，从而为优化电池设计、提高电池性能提供指导。

二、锂电池充电曲线分析

锂电池的充放电曲线是电池的电压与放电容量的关系曲线，也是剩余容量SOC的曲线，在锂电池充电过程中，电压逐渐上升，电流逐渐减小。充电曲线的斜率反映了充电速度的快慢，斜率越大，充电速度越快。同时，充电曲线的平台区表示电池已经充满，此时电压趋于稳定。

1. 充电效率分析：充电效率是衡量电池充电性能的重要指标。较高的充电效率意味着电池能够更有效地将输入的电能转化为化学能储存起来。通过对比充电曲线的实际充电容量与理论充电容量，可以评估充电效率的高低。此外，还可以观察充电过程中的能量损失情况，以找到提高充电效率的方法。

2. 充电终止电压：充电终止电压是指电池充满时的电压值。正确设置充电终止电压可以避免过充，延长电池寿命。通过分析充电曲线，确定合适的充电终止电压，确保电池在安全范围内充电。

三、锂电池放电曲线分析

放电过程中，电压逐渐下降，电流也随之减小。放电曲线的形状和斜率同样能够提供有关电池性能的重要信息。

1. 放电特性评估：放电曲线的斜率可以反映电池的放电性能。较平坦的放电曲线通常表示电池具有较好的放电稳定性，能够提供稳定的能量输出。此外，观察放电曲线的平台区，可以了解电池在不同放电深度下的电压变化，评估电池的放电能力。

2. 放电容量评估：放电曲线的面积与放电时间成正比，因此可以通过计算曲线下方的面积来评估电池的放电容量。放电容量的大小直接影响电池的使用时间和续航能力。

3.内阻影响：内阻是电池内部的电阻，会对放电特性产生影响。较高的内阻会导致电压下降较快，放电功率下降。通过分析放电曲线，可以估算电池的内阻，并评估其对电池性能的影响。

四、容量评估

锂电池的容量是指电池能够存储的电荷量，通常以毫安时（mAh）或安时（Ah）表示。通过对充放电曲线的积分，可以计算出电池的实际容量。同时，还可以进行多次充放电循环测试，观察容量的衰减情况，以评估电池的循环寿命。

五、内阻评估

内阻是电池内部的电阻，它会影响电池的充放电性能和效率。较小的内阻有助于提高电池的放电效率和功率输出。通过分析充放电曲线中电压和电流的变化关系，可以估算出电池的内阻。此外，内阻的大小还与电池的健康状态有关，因此内阻评估也可以用于电池的故障诊断。

六、循环寿命评估

循环寿命是指电池在经过多次充放电循环后，仍然能够保持一定性能的能力。通过观察多次循环充放电曲线的变化，可以评估电池的循环寿命。如果曲线的形状和特征在多次循环后保持相对稳定，说明电池具有良好的循环寿命。同时，还可以分析循环过程中容量的衰减情况，以预测电池的使用寿命。

七、总结

锂电池充放电曲线是电池的电压与放电容量的关系曲线，也是剩余容量SOC的曲线，是为了更好的分析评估电池性能的重要手段。通过对充电效率、放电特性、容量、内阻和循环寿命等方面的分析，可以全面了解电池的性能表现。这种分析方法对于电池的设计优化、质量控制和应用选择具有重要意义。在实际应用中，结合多种测试手段和数据分析方法，可以更准确地评估锂电池的性能，为各类电子设备和电动工具的可靠运行提供保障。

文章来源：锂电池技术知识平台

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