锂电池知识普及之2-锂电池的八个重要参数.docx

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1、JOHNSONTM锂电池知识普及之2 锂电池的八个重要参数锂电池已经与我们生活息息相关，我们吃穿住行都与之有着千丝万缕的关系，但是很 多人却对锂电池并不了解，这并不局限于普通的消费者，即使是各种电器的设计师对于锂 电池也是一知半解。下面惟尚将和大家一起分享下关于锂电池知识的系列文章，通过这些 文章大家将对锂电池产生一个系统的认识。一、什么是锂电池二、锂电池的八个重要参数三、锂电池的正负极材料四、锂电池的能量密度和充放电倍率五、锂电池的循环寿命和安全性三、主要参数指标锂离子电池具有能量密度高、转换效率高、循环寿命长、无记忆效应、无充放电延 时、自放电率低、工作温度范围宽和环境友好等优点，因而成为

2、电能的一个比较理想的载 体，在各个领域得到广泛的应用。一般而言，我们在使用锂离子电池的时候，会关注一些技术指标，作为衡量其性能优劣的主要因素。那么，哪些指标是我们需要在使用的时候，应该予以特别关注呢？1 .容量这是大家比较关心的一个参数。智能手机早已普及，我们在使用智能手机的时候，最 为担心的就是电量不足，需要频繁充电，有时还找不到地方充电。早期的功能机，正常使 用情况下，满充的电池可以待机35天，一些产品甚至可以待机7天以上。可是到了智能JOHNSONJOHNSONTM机时代，待机时间就显得惨不忍睹了。这里面很重要的一个原因，就是手机的功耗越来越 大，而电池的容量却没有同比例的增长。容量的单

3、位一般为mAh（毫安时）或Ah（安时），在使用时又有额定容量和实际 容量的区别。额定容量是指满充的锂离子电池在实验室条件下（比较理想的温湿度环境）， 以某一特定的放电倍率（C-rate）放电到截止电压时，所能够提供的总的电量。实际容量一 般都不等于额定容量，它与温度、湿度、充放电倍率等直接相关。一般情况下，实际容量 比额定容量偏小一些，有时甚至比额定容量小很多，比如北方的冬季，如果在室外使用手 机，电池容量会迅速下降。2 .能量密度能量密度，指的是单位体积或单位重量的电池，能够存储和释放的电量，其单位有两 种：Wh/kg , Wh/L,分别代表重量比能量和体积比能量。这里的电量，是上面提到的容

4、 量（Ah）与工作电压（V）的积分。在应用的时候，能量密度这个指标比容量更具有指导性意 义。基于当前的锂离子电池技术，能够达到的能量密度水平大约在100200Wh/kg ,这 一数值还是比较低的，在许多场合都成为锂离子电池应用的瓶颈。这一问题同样出现在电 动汽车领域，在体积和重量都受到严格限制的情况下，电池的能量密度决定了电动汽车的 单次最大行驶里程，于是出现了 里程焦虑症这一特有的名词。如果要使得电动汽车的 单次行驶里程达到500公里（与传统燃油车相当），电池单体的能量密度必须达到 300Wh/kg 以上。锂离子电池能量密度的提升，是一个缓慢的过程，远低于集成电路产业的摩尔定律， 这就造成了

5、电子产品的性能提升与电池的能量密度提升之间存在一个剪刀差，并且随着时 间不断扩大。3 .充放电倍率JOHNSON这个指标会影响锂离子电池工作时的连续电流和峰值电流，其单位一般为C（C-rate 的简写），如1/10C , 1/5C , IC , 5C , 10C等。举个例子来阐述倍率指标的具体含义, 某电池的额定容量是10Ah,如果其额定充放电倍率是1C ,那么就意味着这个型号的电 池，可以以10A的电流，进行反复的充放电，一直到充电或放电的截止电压。如果其最 大放电倍率是10C10s ,最大充电倍率5C10s ,那么该电池可以以100A的电流进行 持续10秒的放电，以50A的电流进行持续10

6、秒的充电。充放电倍率对应的电流值乘以工作电压，就可以得出锂离子电池的连续功率和峰值功 率指标。充放电倍率指标定义的越详细，对于使用时的指导意义越大。尤其是作为电动交 通工具动力源的锂离子电池，需要规定不同温度条件下的连续和脉冲倍率指标，以确保锂 离子电池使用在合理的范围之内。4 .电压锂离子电池的电压，有开路电压、工作电压、充电截止电压、放电截止电压等一些参 数，本文不再分开论述，而是集中做个解释。开路电压，顾名思义，就是电池外部不接任何负载或电源，测量电池正负极之间的电 位差，此即为电池的开路电压。0&5o 乙君80&5o 乙君8Discharge Time (Minutes)JOHNSON

7、JOHNSONTM工作电压，就是电池外接负载或电源，处在工作状态，有电流流过时，测量所得的正 负极之间的电位差。一般来说，由于电池内阻的存在，放电状态时的工作电压低于开路电 压，充电时的工作电压高于开路电压。充/放电截止电压，是指电池允许达到的最高和最低工作电压。超过了这一限值，会对 电池产生一些不可逆的损害，导致电池性能的降低，严重时甚至造成起火、爆炸等安全事 故。电池的开路电压和工作电压，与电池的容量存在一定的对应关系。5 .寿命锂离子电池的寿命会随着使用和存储而逐步衰减，并且会有较为明显的表现。仍然以 智能手机为例，使用过一段时间的手机，可以很明显的感觉到手机电池不耐用了，刚 开始可能一

8、天只充一次，后面可能需要一天充电两次，这就是电池寿命不断衰减的体现。锂离子电池的寿命分为循环寿命和日历寿命两个参数。循环寿命一般以次数为单位， 表征电池可以循环充放电的次数。当然这里也是有条件的，一般是在理想的温湿度下，以 额定的充放电电流进行深度的充放电（100% DOD或者80%DOD）,计算电池容量衰减到额定容量的80%时，所经历的循环次数。JOHNSONTMWM第一电动日历寿命曲线一次一 UORUeto:lupd J日历寿命的定义则比较复杂，电池不可能一直在充放电，有存储和搁置，也不可能一 直处于理想环境条件，会经历各种温湿度条件，充放电的倍率也是时刻在变化的，所以实 际的使用寿命就需

9、要模拟和测试。简单的说，日历寿命就是电池在使用环境条件下，经过 特定的使用工况，达到寿命终止条件（比如容量衰减到80%）的时间跨度。日历寿命与具体 的使用要求是紧密结合的，通常需要规定具体的使用工况，环境条件，存储间隔等。日历寿命比循环寿命更具有实际意义，但由于日历寿命的测算非常复杂，而且耗时太 长,所以一般电池厂家只给出循环寿命的数据。如需要获得日历寿命的数据，通常要额外 付费，且要等待很长时间。6 .内阻锂离子电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，它包括欧姆 内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。欧姆内阻由电极材料、电解质、隔膜电阻及各部分零件的接

10、触电阻组成。极化内阻是 指电化学反应时由极化引起的电阻，包括电化学极极化和浓差极化引起的电阻。JOHNSON内阻的单位一般是毫欧姆(mQ),内阻大的电池，在充放电的时候，内部功耗大，发热 严重，会造成锂离子电池的加速老化和寿命衰减，同时也会限制大倍率的充放电应用。所 以，内阻做的越小，锂离子电池的寿命和倍率性能就会越好。7 .自放电电池在放置的时候，其容量是在不断下降的，容量下降的速率称为自放电率，通常以 百分数表示：%/月。自放电是我们不希望看到的，一个充满电的电池，放个几个月，电量就会少很多，所 以我们希望锂离子电池的自放电率越低越好。这里需要特别注意，一旦锂离子电池的自放电导致电池过放，

11、其造成的影响通常是不 可逆的，即使再充电，电池的可用容量也会有很大损失，寿命会快速衰减。所以长期放置 不用的锂离子电池，一定要记得定期充电，避免因为自放电导致过放，性能受到很大影 响。8 .工作温度范围由于锂离子电池内部化学材料的特性，锂离子电池有一个合理的工作温度范围(常见的 数据在-4(rc6(rc之间)，如果超出了合理的范围使用，会对锂离子电池的性能造成较大 的影响。JOHNSONTM个“土和电压与温度，SOC的对应关系2.0? ， IOH20H40H60H80H100H120HSOC (H)不同材料的锂离子电池，其工作温度范围也是不一样的，有些具有良好的高温性能,有些则能够适应低温条件。锂离子电池的工作电压、容量、充放电倍率等参数都会随着温 度的变化而发生非常显著的变化。长时间的高温或低温使用，也会使得锂离子电池的寿命 加速衰减。因此，努力创造一个适宜的工作温度范围，才能够最大限度的提升锂离子电池 的性能。除了工作温度有限制之外，锂离子电池的存储温度也是有严格约束的，长期高温或低 温存储，都会对电池性能造成不可逆的影响。