電壓一致性對鋰離子電池串聯(lián)使用的影響

摘要:測試了18650單體電池在不同充電電壓和過放電電流下的循環(huán)壽命。電池組SOC是定量的差異造成的,和電池組的電壓不一致是由于單個電池的自放電串聯(lián)使用,導(dǎo)致單電池過放電的循環(huán)過程和衰減的電池組的循環(huán)壽命。采用三電極系統(tǒng)測量了真實電池在充放電過程中的正極和負極電勢關(guān)系。

鋰離子電池;一致性;過度充電;放電;在系列

鋰離子電池的一致性是用戶對電池的要求。在多串聯(lián)組合領(lǐng)域，電池的不一致性會影響電池的性能，甚至帶來安全隱患。導(dǎo)致多系列電池使用不一致的因素有很多，包括原電池本身，如容量不一致、自放電率不一致、內(nèi)阻不一致、壽命不一致等。也有外部原因，如不同的電池冷卻環(huán)境，不同的電池連接之間的內(nèi)阻，甚至檢測電路引起的放電不均勻。本文重要討論了電壓不一致性對多電池使用的影響。電池電壓不一致是實際應(yīng)用中常見的問題，電壓也是電池管理系統(tǒng)中最重要的監(jiān)控參數(shù)。在實際應(yīng)用中，電池電壓不一致的重要原因是容量不均和電池自放電，而電池電壓不一致重要影響電池串聯(lián)使用。

本文所用電池為18650圓柱形動力鋰電池。

過度充電循環(huán)壽命測試的一個電池,采用2C恒流充電,和當前小于0.05度在不同的電壓,然后10點電流轉(zhuǎn)移到2.5VC過放電循環(huán)壽命測試的一個電池,采用2C恒流充電,4.2V恒壓電流小于0.05C,然后1C,10C恒定放電至1.0,2.5V。5S1P組合的循環(huán)壽命試驗采用2c恒流至21.0v,21.0v恒壓至0.05c,10c放電至12.5v。試驗過程中，不進行單電池過充、過放電保護。

關(guān)于電池的三電極測試，參考電極使用直徑為1mm的鎳絲。鎳絲的圓周表面用金屬鋰片包裹，金屬鋰片被磨碎在玻璃表面，使新鮮的金屬鋰緊緊包裹在鎳絲上作為金屬鋰參考電極。18650電池放電后，用鉗子拆下電池蓋。然后將參比電極插入極組中心孔，將電解液注入中心孔。將事先開孔的PP材料制成塑料蓋，用Parafilm膠帶封好。最后，在濕度小于1%的干燥室內(nèi)對三電極系統(tǒng)進行了測量。

測試內(nèi)容:

1.1不同充電電壓下單體電池的循環(huán)壽命

1.2單體電池過放電循環(huán)壽命

1.3均勻電壓對電池組循環(huán)壽命的影響

1.4真電池三電極系統(tǒng)的充放電

本文測量了18650年鋰離子電池在不同充電電壓和放電電流不同的循環(huán)性能,電壓和初始SOC差異,人工模擬電池自放電導(dǎo)致不一致的串聯(lián)電池組電壓、過充保護沒有一個部分時,電池循環(huán)壽命,因為單一電池放電,導(dǎo)致電池組故障。通過對實際電池三電極系統(tǒng)的測試，得出了放電結(jié)束時負極電位的變化關(guān)系。