電池充電時記憶的容量少,導(dǎo)致電池容量越來越小原因有哪些?
來源:寶鄂實業(yè)
2019-04-22 14:48
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電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn),盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中,任何一次不完全的放電都將加深這一效應(yīng),使電池的容量變得更低
電池記憶效應(yīng)是指電池的可逆失效,即電池失效后可重新回復(fù)的性能。電池長時間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后,自動保持這一特定的傾向。這個最早定義在鎳鎘電池,鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應(yīng),燒結(jié)式電池有記憶效應(yīng)。意思是說,電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式,日久就很難改變這種模式,不能再做大幅度充電或放電。而現(xiàn)在的鎳金屬氫(俗稱鎳氫)電池不受這個記憶效應(yīng)定義的約束,但有惰性,前幾次要激活才行,一般可以充放電300-500次,過后就會發(fā)現(xiàn)持續(xù)時間越來越短,短得你想換手機(jī)。用舊的電池包好放在冰箱里幾天然后再用會有所提高性能。
由于傳統(tǒng)工藝中負(fù)極為燒結(jié)式,鎘晶粒較粗,如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電,鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時形成次級放電平臺。要消除這種效應(yīng),有兩種方法,一是采用小電流深度放電(如用 0.1C 放至 0V)一是采用大電流充放電(如 1C)幾次。
在實際應(yīng)用中,消除記憶效應(yīng)的方法有嚴(yán)格的規(guī)范和一個操作流程。操作不當(dāng)會適得其反。對于鎳鎘電池,正常的維護(hù)是定期深放電:平均每使用一個月(或30次循環(huán))進(jìn)行一次深放電(放電到1.0V/每節(jié),即exercise),平常使用是盡量用光電池或用到關(guān)機(jī)等手段可以緩解記憶效應(yīng)的形成,但這個不是exercise,因為儀器(如手機(jī))是不會用到1.0V/每節(jié)才關(guān)機(jī)的,必須要專門的設(shè)備或線路來完成這項工作,幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個功能。電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn),盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中,任何一次不完全的放電都將加深這一效應(yīng),使電池的容量變得更低。
鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。常見的正極材料主要成分為 LiCoO2,充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。放電時,鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出,重新和正極的化合物結(jié)合。鋰離子的移動產(chǎn)生了電流,化學(xué)反應(yīng)原理雖然很簡單,然而在實際的工業(yè)生產(chǎn)中,需要考慮的實際問題還是很多:正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性,負(fù)極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級去設(shè)計以容納更多的鋰離子;填充在正負(fù)極之間的電解液,除了保持穩(wěn)定,還需要具有良好導(dǎo)電性,減小電池內(nèi)阻。
鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。這些數(shù)值在使用中會逐漸變化。使用說明中的“使用一個月左右應(yīng)該全充放一次”的做法主要的作用應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹?,使得電池的充電控制和?biāo)稱容量吻合電池的實際情況。充電控制芯片主要控制電池的充電過程。鋰離子電池的充電過程分為兩個階段,恒流快充階段(電池指示燈呈黃色時)和恒壓電流遞減階段(電池指示燈呈綠色閃爍)。
恒流快充階段,電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓,隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會過充,電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到零,而最終完成充電。電量統(tǒng)計芯片通過記錄放電曲線(電壓,電流,時間)可以抽樣計算出電池的電量,這就是我們在 Battery InformaTIon里讀到的wh值。而鋰離子電池在多次使用后,放電曲線是會改變的,如果芯片一直沒有機(jī)會再次讀出完整的一個放電曲線,其計算出來的電量也就是不準(zhǔn)確的。所以我們需要深充放來校準(zhǔn)電池的芯片好比放電80%時,隨后完全充電,你就只能使用80%的容量。如果放電64%(80%容量的80%)時,隨后完全速找出非正常的時間或非正常使用的放電原因,再酌情檢修。充電,就僅能使用64%的容量。
記憶效應(yīng)是堿性蓄電池保持較少電量的效應(yīng),說明電池在部分放電時進(jìn)行充電和再放電,將逐漸失去最大容量電量,電池的記憶容量會越來越小,這將影響蓄電池的正常使用與壽命。然而,鋰電池就沒有記憶效應(yīng)。溫度管理對于確保高電壓蓄電池高電壓的最佳性能來說非常重要,高溫下長時間使用,會導(dǎo)致安裝在HEV的鋰高分子蓄電池失去全部輸出。
因此,車輛中冷卻系統(tǒng)會根據(jù)工作情況,不斷冷卻高電壓蓄電池。當(dāng)然,蓄電池在低溫下也會失去充電效率,使電壓值迅速下降,導(dǎo)致性能變?nèi)酢R虼?,在低溫時,驅(qū)動電機(jī)輸出減少。在正常情況下,高電壓蓄電池溫度由冷卻風(fēng)扇控制,平均維持在30℃。鋰電池的價格主要是由電芯、保護(hù)板、外殼三大部件構(gòu)成,同時由于受用電器具功耗及電流的大小,對電芯之間的連接片的材料選型會影響到成本,不同的接插件也有可能對成本影響較大,還有就是不同的PACK工藝也會影響到成本。
不同材料體系電芯的選型會影響到整個鋰電池價格。鋰電池包根據(jù)正極材料的不同,會有錳酸鋰(3.6V)、鈷酸鋰(3.7V/3.8V)、鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元,3.6V)、磷酸鐵鋰(3.2V)、鈦酸鋰(2.3V/2.4V)等多種材料體系的電芯,其不同材料體系的電芯,其電壓平臺、安全系數(shù)、循環(huán)使用次數(shù)、能量密度比、工作溫度等都不相同。
不同品牌的電芯的價格也會相差很大,總的價格梯度可分為:同材料體系而不同品牌的電芯,價格差異也會非常之大,而且通過市場優(yōu)勝劣汰出來的各品牌電芯的品質(zhì)(安全型、一致性、穩(wěn)定性)基本上是與價格成正比的。
















