(1)电压。 电压的单位为V,分为开路电压和工作电压。 ①开路电压。 顾名思义,开路电压即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,即为电池的开路电压。 ②工作电压。 工作电压与开路电压相对应,即电池外接上负载或电源有电流流过电池,测量所得的正负极之间的电位差。 由于电池内阻的存在,放电状态时(外接负载),工作电压低于开路电压,充电时(外接电源)的工作电压高于开路电压。 (2)电池容量。 电池容量指能够容纳或释放的电荷Q,Q=It,即电池容量(A·h)=电流(A)×放电时间(h),单位一般为A·h(安时)或mA·h(毫安时)如电池容量标注16A·h,那么在工作时电流为1A的时候,理论上可以使用16h。 (3)电池能量。 电池能量即电池储存的能量,单位为W·h(瓦时),能量(w·h)=电压(V)×电池容量(A·h)。 例如,标识为36V10A·h的电池,其能量为36W·h。 如果把4节这样的电池串联,就组成了一个电压是144,容量为10A·b,总能量为144·h的电池组,虽然没有提高电池的容量,但总能量提高了4倍。 如果把4节这样的电池并联,就组成了一个电压是36V,容量为40A·h,总能量为144W·h的电池组,虽然电压没有提高,但总能量也提高了4倍。
(4)能量密度。
能量密度即单位体积或单位质量电池释放的能量,这是一个比较常用的参数。如果是单位体积,即体积能量密度(W·hL),有时候直接称能量密度:如果是单位质量,即质量能量密度(W·hkg),有时候也称为比能量。
如一节锂离子电池重300g,体积为0.2L,额定电压为3.6V,容量为10A·h,则其体积能量密度为180W·hL,质量能量密度为120w·h/kg(5)功率密度。
与能量密度对应,将能量除以时间便可以得到功率,单位为W或kW。
功率密度是指单位质量(有时候也直接称为比功率)或单位体积电池输出的功率,单位分别为W/kg或W/L。
比功率是评价电池是否满足电动汽车加速性能的重要指标。
(6)电池放电倍率。
放电倍率是指在规定时间内电池放出其额定容量(Q)时所需要的电流值,它在数值上等于电池额定容量的倍数。即充放电电流(A)与额定容量(A·h)比值,其单位一般为C(C-rate的简写),如0.5C、1C、5C等。
例如,对于一个容量为24A·h的电池:如果用48A的电流放电,那么其放电倍率为2C,0.5h放电完毕:如果用12A充电,其充电倍率为0.5C,2h充电完毕。
电池的充放电倍率,决定了可以以多快的速度将一定的能量存储到电池里面,或者以多快的速度将电池里面的能量释放出来。
(7)荷电状态。
荷电状态(SOC),英文全称为 State Of Charge,也叫剩余电量,代表的是电池放电后剩余容量与其完全充电状态的容量的比值其取值范围为0~1:
a.当SOC=0时表示电池放电完全。
b.当SOC=1时表示电池完全充满。
电池管理系统(BMS)主要通过管理SOC并进行估算来保证电池高效的工作,所以它是电池管理的基本参数。
(8)内阻。
内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部受到的阻力。内阻主要包括姆内阻和极化内阻两个部分a.欧姆内阻的大小与电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的电阻有关。
b.极化内阻是指电池正负极在进行电化学反应时极化所引起的内阻,其反应了电池内部的一致性,极化内阻不是常数,在充放电过程中随时间不断变化内阻的单位一般是毫欧姆(mΩ),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,电池的寿命和倍率性能就会越好。
(9)自放电。
电池自放电,是指在开路静置过程中电压下降的现象,又称电池的荷电保持能力。般而言,电池自放电主要受制造工艺、材料、储存条件以及内部化学反应的影响,按照容量损失后是否可逆划分为容量损失可逆和容量损失不可逆。容量损失可逆指经过再次充电过程容量可以恢复:容量损失不可逆指容量完全损失不能恢复。
自放电一般以自放电率/月来表示,例如铅酸蓄电池的自放电率为20%~30%每月,电池的自放电直接降低电池的容量和储存性能。
(10)寿命(循环次数)。
电池的寿命分为循环寿命和日历寿命两个参数:
①循环寿命。 循环寿命指的是电池可以循环充放电的次数,即在理想的温湿度下,以额定的充放电电流进行充放电,计算电池容量衰减到80%时所经历的循环次数②日历寿命。 日历寿命是指电池在实际使用条件下,经过特定的使用工况,达到寿命终止条件(一般为容量衰减到80%)的时间跨度般来说日历寿命更具有实际意义,但日历寿命的测算比较复杂,所以一般电池厂家仅仅提供在实验条件下循环寿命的数据。
(11)电池一致性同一规格型号的电芯在成组后,电池包或者电池模组在电压、容量、内阻、寿命等性能上有很大的差别。
电芯制造出来后,由于工艺的问题,内部结构和材质不完全一致,本身存在一定性能差异。初始的不一致随着电芯在使用过程中连续的充放电循环而累积,再加上电池内部各电芯使用环境不同,导致电芯的状态产生更大的差异,这些差异在使用过程中逐步放大,在某些情况下某些电芯性能会加速衰减,并最终引发电池包或者电池模组失效。
除了要求在生产和配组过程中严格控制工艺和尽量保持电芯的一致性外，目前行业普遍采用带有均衡功能的电池管理系统来控制电池组内电池的一致性,即通过充放电使各个电芯的电压偏差保持在预期的范围内,以延长电池包或者模组的使用寿命。
(12)化成。
电芯制成后,需要对电芯进行小电流充电,将其内部正负极物质激活,在负极表面形成一层钝化层,也叫SEI膜(英文全称“ Solid ElectrolyteInterface”),使电池性能更加稳定,这一过程称为化成,电池经过化成后才能体现其真实的性能。
化成之后电池的分选过程能够提高电池组的一致性,使最终电池组的性能提高,主要通过测量化成之后电池的容量来进行合格电池的筛选。
