第十二章 电池性能测试.ppt

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1、第十二章 电池性能测试方法,吕京美 E-mail : 密码： Tel: 15220507985 677985,主要内容,1. 充放电性能与容量测试 2. 循环性能测试 3.自放电与储存性能测试 4. 内阻测试 5. 内压测试 6. 温度特性测试 7. 安全性能测试,关于电池性能测试,电池的性能包括容量、电压特性、内阻、自放电、温度性能、循环性能等。对于不同种类的电池检测的手段与检测的指标不同。原电池的检测，如容量的检测是破坏性的，其容量在检测后不可恢复；而二次电池对容量的检测不具有破坏性，只有在进行寿命测试时才具有破坏性。部分电池性能的测试技术也同样可以用于单个电极的性能测试，比如充放电性能

2、与容量测试、循环性能测试、自放电性能测试等 。,1. 充放电性能与容量测试,(1) 放电性能与容量测试 放电实验中，测量电池的放电时间和工作电压、终止电压等参数，绘出工作电压随放电时间的变化曲线，即放电曲线。常见的放电方式是恒电流放电、恒电阻放电、恒功率放电。也可采用连续放电或间歇放电。 在讨论电池的放电性能时，须标明具体条件（放电方式、放电电流、放电终止电压、环境温度） 恒电流放电，通过电流与放电时间的乘积就可以得到化学电源的容量。恒电阻放电和恒功率放电情况下，须通过放电电流对放电时间的积分计算电池的实际容量。,化学电源放电原理示意,3种不同放电方式镉镍电池放电曲线 (额定容量 650mAh

3、),（2）充电性能测试 充电时，需要将其正负极分别与外电源的正负极分别连接。需要研究的参数包括充电电压的高低、充电终止电压、充电效率等 充电方式：恒电流充电和恒电压充电。 铅酸电池、 MH-Ni 电池、Cd-Ni电池等多采用恒电流的方式，而锂离子电池考虑到安全性等问题，常采用先恒电流再恒电压。通常是先根据电池中使用的活性物质 与电解液体系等选定恒电流充电时的终止电压，当恒电流充电时电池的电压达到终止电压后，改用恒电压充电方式充电到预定的某个较小的电流或一定时间后停止充电。 充电效率也称为充电接受能力，是指电池充电过程中用于活性物质转化的电能与充电时所消耗的总电能之比，常用百分数表示。充电效率越

4、高，电池接受充电的能力越强。充电方式、充电电流的大小、环境温度等直接影响充电效率。 充电初期的充电效率接近100%，充电后期由于电极极化增大，电极上伴随有气体析出，充电效率较低 。,充电电压较低、变化速率较慢，说明电池在充电过程中的极化较小，充电效率较高，电池的使用寿命就可能更长。较高的充电终止电压，说明电池内阻较大，电池内压和温度较高，对锂离子电池则可能导致电解液分解和活性物质的不可逆相变，使电池性能恶化 充电终止的控制方式 ： 时间控制 温度控制 电压控制 电压降控制 电流控制,2. 循环性能测试,与充放电性能测试基本一致，只是在寿命测试过程中反复重复充放电测试过程，直到容量降低到某一规定

5、值。一般规定为容量降低至初始容量的60%左右。循环性能良好的电池，在经过多次循环后，不仅要容量衰减不超过规定值，其电压特性也应该无大的衰减。,3. 自放电与储存性能测试,自放电速率用单位时间内 容量降低的百分数来表示,t 为储存时间，常用天、月或年表示； C1、C2为储存前后电池的容量,实际测试还用一定时间内容量的保持率来表示,在储存过程中，由于活性物质的钝化、部分材料的分解变质等原因，引起电池性能衰退。储存前后的容量测试条件应完全一致,由自放电引起的容量损失可通过再次充电的方法得到恢复，但是电池长期储存后，内部物质可能发生不可逆变化，这时的容量损失一般是不可逆的，很难用常规的充电方法恢复。,

6、4. 内阻测试,通常内阻低的电池其电压特性也较好。容量越高的电阻其内阻越低。 在实际生产检测中，内阻常用交流或直流的方法检测,交流,直流,5. 内压测试,二次电池在充电后期及过充电时，由于电极过程副反应的发生或电解液的分解，电池内部会产生一定的气体累积，导致内部电压升高 测量内压有破坏性和非破坏性：破坏性是在电池中放置一个压力传感器，记录充电过程中的压力变化。非破坏性测量的基本原理是在一定区间内，电池壳体因为内部气体压力产生的应变与内压大小有关，并可以确定其关系，采用精密饿微小形变测量工具，准侧电池壳体的微应变，进而反应电池内压。,6. 温度特性测试,电化学反应速率、电解液的黏度与导电性与环境温度有很大关系，因此温度对电池性能的影响会较大 进行高低温检测实验所需的电源设备与充放电性能测试基本一致，只是在恒温箱中测试不同温度下的电池性能。,7. 安全性能测试,密封型二次电池，在过充或过放的情况下，都会引起气体在电池内部的累积，导致内压迅速升高，大部分密封型电池都设计了安全阀，其在一定压力作用下会开启释放掉多余的气体。同时会带出一定量的电解液。 安全性能测试项目包括震动、短路、跌落、机械冲击、挤压、热滥用、针刺实验、耐高温实验、温度循环等、以模拟电池在实际可能环境下的性能，一般要求电池不起火、不爆炸。,