電壓一致性對鋰離子電池串聯使用的影響

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使用,導致單電池過放電的循環過程和衰減的電池組的循環壽命。采用三電極系統測量了真實電池在充放電過程中的正極和負極電勢關系。

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。在多串聯組合領域，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境，不同的電池連接之間的內阻，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用中常見的問題，電壓也是電池管理系統中最重要的監控參數。在實際應用中，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使用。

本文所用電池為18650圓柱形動力鋰電池。

過度充電循環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點電流轉移到2.5VC過放電循環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%的干燥室內對三電極系統進行了測量。

測試內容:

1.1不同充電電壓下單體電池的循環壽命

1.2單體電池過放電循環壽命

1.3均勻電壓對電池組循環壽命的影響

1.4真電池三電極系統的充放電

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性能,電壓和初始SOC差異,人工模擬電池自放電導致不一致的串聯電池組電壓、過充保護沒有一個部分時,電池循環壽命,因為單一電池放電,導致電池組故障。通過對實際電池三電極系統的測試，得出了放電結束時負極電位的變化關系。