锂电池的参数之容量、电压
锂电池的常用参数
1、电池的容量
2、电池的电压(标称电压、充电终止电压,放电终止电压)
3、电池的能量密度
4、电池的充放电倍率
5、电池内阻
6、电池的自放电率
7、电池的工作温度范围
8、电池的循环寿命
9、K值
1、电池的容量:
电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一,它表示在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量(可用JS-150D做放电测试),即电池的容量,通常以安培·小时为单位(简称,以A·H表示,1A·h=3600C)。
电池容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是“mAh”,中文名称是毫安时(在衡量大容量电池如铅蓄电池时,为了方便起见,一般用“Ah”来表示,中文名是安时,1Ah=1000mAh)。
电池容量按照不同条件分为实际容量、理论容量与额定容量,电池容量C为在t0到t1时间内对电流I积分,电池分正负极。
2、电池的电压
电压(voltage),也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。
锂电池电压分为标称电压、充电终止电压、放电终止电压
标称电压:电池标称电压是表示或识别一种电池的适当的电压近似值,也称为额定电压,可用来鉴别电池类型。
其实标称电压并不是指电池电压,电池的实际电压是根据电池的实际容量发生变化的。列如常见的18650、26650、14500等规格型号的锂离子电池,锂离子电池充满电,电压大概会是4.2V或者4.3V,锂离子电池放完电,电压大概会是3.0V。锂离子电池放电图,是呈抛物线的(包括其它类型电池),而在4.3V降到3.7V和
3.7V降到3.0V,都是变化很快的。惟有3.7V左右的放电时间是最长的,几乎占到了3/4的时间。所以才会有标称电压3.7V。当然,市面上也有以3.6V或干脆取整数4V作为锂离子电池的标称电压。所以会出现同一种电池的标称电压在不同的场景或者地域不同的情况,电池的其实是没有变化的。
充电终止电压:是指在规定的恒流充电期间,蓄电池达到完全充电状态时的电压。到达终止电压后若仍继续充电,即为过充电,一般对电池性能和寿命有损害。
放电终止电压:又称终止电压是指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。不同的电池类型及不同的放电条件,终止电压不同。超过终止电压,电池就是过放状态。
为什么锂电池的最大电压不能超过42V?
锂电池的电压由电极电位决定。电压也称为电位差或电位差,是一种物理量,用于测量由于电位不同而产生的静电场中电荷的能量差。锂电池的电极电势约为3V,电压为因材料不同而异。例如,普通的锂电池的标称电压为3.7V,充满电电压为4.2V。磷酸铁锂电池的标称电压为3.2V,充满电电压为3.65V。换句话说,在实际使用中锂电池的正极和负极之间的电势差不能超过4.2V,这是基于材料和使用安全性的要求。
锂电池
如果将Li / Li +电极用作参考电势,则μA是负极材料的相对电化学电势,μC是正极材料的相对电化学电势,Eg是电解质电势范围,是最低电子未占据能级和最高电子未占据能级。因此,锂离子电池的最大电压由μA,μC,Eg决定。
μA和μC之差是锂电池的开路电压(最高电压值)。当该电压值在Eg范围内时,可以确保电解质的正常操作。正常操作是指锂电池通过电解液在正极和负极之间来回移动,但不会与电解液发生氧化还原反应,从而确保电池结构的稳定性。正极和负极材料的电化学势能导致电解质以两种形式异常工作:
当负极的电化学势高于电解质的最低电子和未占据能级时,负极的电子将被电解质俘获,并且电解质将被氧化,然后反应产物将形成固体-液体界面层位于负极材料颗粒的表面。结果,可能损坏负极。
当正极的电化学势低于电解质的最高电子占据能级时,电解质中的电子将被正极捕获并被电解质氧化。然后,反应产物在正极材料颗粒的表面上形成固液界面层,导致正极可能受损。
然而,损坏正或负电极的可能性是由于固-液界面层的存在,这防止了电子在电解质与正电极和负电极之间的进一步移动,并反而保护了电极材料。也就是说,较轻的固体液体界面层是保护性的。这种保护的前提是,正极和负极的电化学电势可以稍微超过Eg间隔,但不要太大。例如,当前大多数锂电池负极材料使用石墨的原因是与Li / Li +电极有关的石墨的电化学电势约为0.2V,略高于Eg范围(1V〜4.5V),但是由于其保护特性,固液界面层防止电解质进一步还原,从而阻止了极化反应的持续发展。但是,5V高压阴极材料远远超出了目前商用有机电解质的Eg范围,因此在充电和放电过程中很容易被氧化。随着充电和放电时间的增加,容量减小并且使用寿命也减小。
之所以选择锂电池的开路电压为4.2V,是因为现有的商用锂电池的电解质的Eg范围为1V〜4.5V。ovonic小编提醒大家,如果将开路电压设置为4.5V,则锂电池的输出功率可能会增加,也会增加电池过充电的风险,并且很多数据已经解释了过充电的危害。
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