分析鈷酸鋰電池的充電測(cè)試
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-02 10:21
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傳統(tǒng)陰極材質(zhì)為鈷、鎳、錳和鋁的鋰離子電芯可以充電至4.2V，± 50mV 的容差。有些鎳電極電池充電可至4.1V，大容量鋰電池可以充電至4.3V甚至更高。下圖顯示了鋰離子電池充電狀態(tài)從恒流充電到充滿電的狀態(tài)，當(dāng)電流減少到3%-5%的額定電流時(shí)，認(rèn)為電池已充滿。
艾德克斯ITS5300電池測(cè)試系統(tǒng)可以按電池特性或客戶需要進(jìn)行電池的恒壓、恒流、擱置、工況模擬等充放電工步，適合各類電池的老化、循環(huán)壽命的測(cè)試應(yīng)用。
如18650電芯的充電倍率為0.5C-1C，完整的充電時(shí)間大約2-3小時(shí)。電池生產(chǎn)廠家建議以0.8C或更低速率充電以延長(zhǎng)電池壽命，然而，大多數(shù)電池都可以毫無壓力的以高C速率進(jìn)行充電，充電效率達(dá)到99%，同時(shí)電池在充電過程中保持低溫。有些鋰離子電池在充滿電時(shí)溫度會(huì)上升5 ºC左右。這往往是保護(hù)板和電池內(nèi)阻增加造成的。如果正常充電時(shí)，電池或充電器溫度上升超過10ºC，請(qǐng)不要繼續(xù)使用。
提高充電電流并不能顯著加速整體充電狀態(tài)，雖然電池能更快速地達(dá)到電壓峰值，但飽和充電需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。如圖一所示，階段一時(shí)間變短的同時(shí)階段二時(shí)間變長(zhǎng)了。然而高電流充電可以快速將電池充到70%。比如蘋果手機(jī)即采用前80%的電量采用快速大電流充電，之后切換為慢充電。這種混合充電模式不僅能快速充電，還可以延長(zhǎng)電池壽命。
鋰電池并不像鉛酸電池那樣需要完全被充滿。事實(shí)上，最好不要充滿電，因?yàn)楦唠妷簳?huì)對(duì)電池造成壓力。選擇較低截止電壓或減少飽和充電過程可以延長(zhǎng)電池壽命但卻減少了待機(jī)時(shí)間，消費(fèi)者市場(chǎng)的充電器只能將電池充滿至最大容量，與此相比，延長(zhǎng)電池壽命顯得不那么重要。余容量的估算值。
第一次給鋰電池充電，電壓上升很快。電池容量會(huì)隨著電池接近充滿時(shí)最終跟上，這就像拿著橡皮筋舉起重物，會(huì)有一定延時(shí)。這種充電特性適用于所有電池。充電電流越大，橡皮筋效應(yīng)會(huì)越明顯。低溫或電池內(nèi)阻較大時(shí)會(huì)加劇這種效應(yīng)。
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ITS5300充放電全程均可檢測(cè)充電電壓、電流及容量的變化，并可進(jìn)行各參數(shù)的提取、分析及參數(shù)間關(guān)系曲線圖的自動(dòng)繪制，如上圖所示。
通過讀取正在充電的電池電壓預(yù)測(cè)SoC（剩余電量）是不現(xiàn)實(shí)的，通過讓電池休息幾小時(shí)再測(cè)量電池開路電壓會(huì)更準(zhǔn)確。因?yàn)閷?duì)于所有電池，溫度影響著開路電壓，鋰離子電池也不例外。然而，智能手機(jī)、筆記本電腦和其他便攜式電子設(shè)備的SoC是通過庫(kù)倫計(jì)數(shù)法推算的。
庫(kù)倫計(jì)數(shù)是通過測(cè)量輸入或輸出的電流，鋰電池符合標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)倫算法和較低的自放電率，老化和溫度相關(guān)的自放電還是需要考慮到，因此定期校準(zhǔn)對(duì)于化學(xué)電池轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化電池非常有必要。艾德克斯ITS5300電池充放電系統(tǒng)可以在電池循環(huán)充放電過程中測(cè)試并記錄電池充放電容量，幫助客戶快速建立電池模型。
鋰離子不能吸收過充，所以當(dāng)電池充滿后，充電電流必須被斷開，持續(xù)地涓流充電會(huì)導(dǎo)致金屬鋰沉積在金屬板上，降低安全性。為了降低電池壓力，務(wù)必保持鋰電池在滿充電壓的停留時(shí)間越短越好。從上圖中能看出，比如未飽和充電的電芯電壓在3.7V-3.9V時(shí)，停留在高電壓的時(shí)間比飽和充電的時(shí)間短很多。
便攜式電子設(shè)備在充電時(shí)應(yīng)該關(guān)閉，不然形成了寄生負(fù)載會(huì)改變充電循環(huán)并引發(fā)小循環(huán)，但是一邊充電一邊放電很多時(shí)候是無法避免的，比如筆記本電腦一邊工作一邊插在交流電網(wǎng)上，電池始終處于高壓狀態(tài)，往往溫度也較高，大大縮短了電池壽命。
