本帖最后由sjl2001于2017-2-1410:10編輯春節就這么不知不覺的過去了，我承認又犯懶了，這么久第二集電池講座還沒有出來，各位久等了。
首先回顧一下上一集的內容http://bbs.專注于大電流電感設計、制造/thread-511714-1-1.html上一集主要介紹了電池相關的基本概念，這一集將分析一下電池的基本特性。
鋰離子電池內部化學反應主要依靠鋰離子穿透隔膜在正負極之間的遷移儲存和釋放能量的。
鋰電池反應機理如圖所示。
電池反應機理
負極材料一般是層狀結構的石墨，一般以正極材料命名電池，如鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池等。
鋰離子電池利用的是化學反應形成的鋰離子濃度差原理構成的，正負極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。
隔膜采用高強度薄膜聚烯烴多孔膜結構，主要作用是分隔正負電極防止短路，此外隔膜還具有導通電解質離子的功能。
電子無法通過隔膜只能通過集流體從電池外部形成電流。
充電時鋰離子從正極脫出經過電解液嵌入負極，負極表面聚集大量鋰離子呈富鋰狀態，正極呈現貧鋰狀態。
此時，電子在外電路形成從正極到負極的電流進行電荷補償。
放電時鋰離子從負極脫出，通過電解液嵌入正極，此時正極富鋰狀態，負極貧鋰狀態，外電路形成從負極到正極的電流進行電荷補償。
從鋰離子電池電化學反應過程可以發現，鋰離子傳遞電荷的能力與鋰離子濃度和嵌入化合物的種類有關。
在穩定狀態下不同soc狀態電池電動勢是存在固定的非線性關系的。
具體曲線如圖所示。
電池電壓特性
從圖中看，soc低的時候開路電壓低，一直到20%soc時幾乎是線性增大的，中間20%-60%和70%-100%有兩個平臺，在實際充電過程中由于極化現象充電末期電壓有一個陡增的過程。
這個圖是磷酸鐵鋰電池開路電壓曲線。
三元材料電池也存在類似曲線，但中間平臺期不那么明顯。
有感興趣的可以找一些相關文獻學習一下。
電池根據他的反應特點進行建模，比較常見的模型是等效電路模型
等效電路模型
模型中Uocv就是電動勢，R是等效歐姆內組，表示電池正負極材料的固有物理屬性，R1就是極化內組，屬于電化學特性，并聯的電容是極化電容。
U代表測量得到的端電壓。
電池在充放電過程中，由于電流的作用，內組上產生電壓降，充電時高于開路電壓，放電時低于開路電壓。
不同倍率電池放電曲線如圖所示。
不同倍率電池放電曲線
電池歐姆內阻、極化內組曲線
圖中R0是歐姆內組，R1是極化內組，較低SOC時歐姆內組大，極化內組也大，在中段SOC都相對平穩。
一般電池內組幾個毫伏，隨溫度變化規律如上圖所示。
此外，鋰離子電池老化特性也十分重要，包括日歷老化和充放電循環使用造成的老化。
所謂日歷老化，就是化成完成后，長時間靜置，電池容量會衰減，這個過程一般時間比較長，幾個月甚至1年。
而使用老化主要是電池使用過程中負極表面形成阻礙鋰離子遷移的SEI膜，隨著SEI膜的增厚，鋰離子遷移受阻，傳遞能量也變少。
典型的老化曲線如圖所示。
電池老化曲線
圖中是不同倍率循環老化的曲線，倍率越大老化越快。
這只是恒流充放電老化的曲線，而實際工況下的老化還需要進一步研究，由于沒有普遍性和對比的可能，所以一般都采用固定工況和循環老化來評價電池老化特性。
至此，電池開路電壓特性、放電特性、老化特性、內組特性等都介紹完畢，希望上述內容對看客們有所益處。
老規矩，提兩個問題：1、從上面圖中曲線看，在低溫環境下放電時電池開路電壓與室溫相比大還是小？2、電池老化后內組變化趨勢增大還是減小？免責聲明：本期所用配圖來自期刊文獻和網絡資源，如需轉載請注明。
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此帖出自電源技術論壇
電池
跟帖回答問題有機會獲得10400mAh小米移動電源一個
恭喜@xyx518809最終獲得此移動電源
搶沙發
總結的不錯低溫下鋰電池內阻變大，容量變小。
低溫時電解液粘度增加、鋰離子在電解液中擴散系數降低，正負極表面阻抗大在低溫環境下放電時電池開路電壓與室溫相比，，，好像與剩余電量有關比如，低溫會使電池電壓降低，如果用手捂一下就可以升高電壓
本帖最后由gmchen于2017-2-1009:57編輯按照樓主給出的老化曲線大致算了一下，以容量下降到90%計算，每次全放電，壽命1200，總放電容量1200；每次放電80%，壽命4000不到一點，總放電容量3200不到一點；每次放電30%，壽命11000，總放電容量3300。
看來鋰電池還是要勤充電，至少不能放電80%以上。
gmchen發表于2017-2-1009:55按照樓主給出的老化曲線大致算了一下，以容量下降到90%計算，每次全放電，壽命1200，總放電容量1200；每次...
上述數據曲線都來自文獻，所用電池存在個例，而且老化數據是恒流循環充放電得到的，與實際工況老化情況有區別。
但是循環老化數據可以有一定的參考價值。
電池使用盡量避免過高溫度和過低溫度下使用，如果DOD比較低，循環次數會多一些。
盡量工作在電壓平臺期也是必要的，保證供電穩定性。
qwqwqw2088發表于2017-2-1008:57總結的不錯低溫下鋰電池內阻變大，容量變小。
低溫時電解液粘度增加、鋰離子在電解液中擴散系數降低，正...
低溫下放電確實存在你說的現象，低溫下電壓曲線畸變比較嚴重。
低溫下電量放不出來是可以恢復的，當溫度回升后就能放出來了。
用手吾一下其實就是溫度回升，這也是熱管理常用的辦法。
eric_wang發表于2017-2-1014:09跟帖回答問題有機會獲得10400mAh小米移動電源一個
謝謝老大支持
sjl2001發表于2017-2-1014:23低溫下放電確實存在你說的現象，低溫下電壓曲線畸變比較嚴重。
低溫下電量放不出來是可以恢復的，當溫度回...
手捂電池柯南《774又甜又冰的宅急便》出現過
sjl2001發表于2017-2-1014:20上述數據曲線都來自文獻，所用電池存在個例，而且老化數據是恒流循環充放電得到的，與實際工況老化情況有...
盡管是文獻數據，參考價值還是很顯然的。
又看了一遍所有的曲線，從容量-SOC來看，20%~30%有一個拐點。
從內阻-SOC曲線來看，歐姆電阻變化比較平緩，極化電阻在30%~40%有明顯變化。
由于手機一類電器，放電倍率是出廠已經基本固定的，用戶唯一能控制的就是充放電的周期，上述曲線似乎也提示用戶勤充電。
以前用鎳鎘電池的時候怕記憶效應總是等徹底放電后再充電，看來鋰電池要改變這個習慣了。
lzwml發表于2017-2-1016:44手捂電池柯南《774又甜又冰的宅急便》出現過
服了對柯南是真愛啊
gmchen發表于2017-2-1019:09盡管是文獻數據，參考價值還是很顯然的。
又看了一遍所有的曲線，從容量-SOC來看，20%~30%有一個拐點。
...
我還是覺得對于電子設備不能用戶將就電池應該是電池配合用戶使用習慣，按這個目標來看，現在的電子產品基本滿足這個要求，但還需要注意充電周期，低溫充電等問題。
畢竟電池還沒那么完美
更多sjl2001關于電池方面的討論盡在：聽sjl2001講述關于電池的那些事兒http://bbs.專注于大電流電感設計、制造/forum....1813&fromuid=536508
okhxyyo發表于2017-2-1309:24更多sjl2001關于電池方面的討論盡在：聽sjl2001講述關于電池的那些事兒http://bbs.專注于大電流電感設計、制造/foru...
謝謝掛鏈接
sjl2001發表于2017-2-1310:22謝謝掛鏈接
內容非常精彩，我期待著更多出爐~~啦啦啦~~~
okhxyyo發表于2017-2-1310:51內容非常精彩，我期待著更多出爐~~啦啦啦~~~
我努力哈
sjl2001發表于2017-2-1311:10我努力哈
加油！
有一個問題soc與電壓的關系那張圖：磷酸鐵鋰電池的上限電壓應該在3.7V，下限電壓應該是2V圖中3.25V是平臺電壓，是50%SOC
本帖最后由sjl2001于2017-2-1323:36編輯xyx518809發表于2017-2-1323:18有一個問題soc與電壓的關系那張圖：磷酸鐵鋰電池的上限電壓應該在3.7V，下限電壓應該是2V圖中3.25V是平...
一般磷酸鐵鋰電池充電上限截止電壓3.65V，下限截止電壓2.5V你給出的這張圖，缺少橫坐標應該是SOC，這個曲線不是所有電池都固定不變的，不同廠家和配方的電池都會有差別。
具體3.25V對應多少soc要先實驗測得這個曲線后才好判斷。
另外，我說的soc-ocv對應曲線是指的開路電壓，你這個是充電電壓曲線，由于電池存在內阻，充電時會疊加一個過電勢，所以這個實際曲線和開路電壓曲線略有差別。
簡單的獲得OCV的方法，就是用極小的電流充電和放電，盡可能小的減少過電勢的影響，最終獲得近似的開路電壓曲線。
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