锂电池放电曲线全面解析标准电极电势怎么算( 四 ) _标准

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图8 不同倍率下的恒流恒压充电、恒流放电曲线（来源于参考文献）
（2）恒功率放电
恒功率放电时，首先设定恒功率的功率值P，并采集电池的输出电压U 。在放电过程中，要求P恒定不变，但是U是不断变化的，所以需要根据公式I = P / U不断地调节数控恒流源的电流I以达到恒功率放电的目的。保持放电功率不变，因放电过程中电池的电压持续下降，所以恒功率放电中电流是持续上升的。由于用恒功率放电，时间坐标轴很容易转换为能量（功率与时间的乘积）坐标轴。图9是锂离子电池典型的恒功率充、放电曲线。

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图9 不同倍率下的恒功率充、放电曲线（来源于参考文献）
恒流放电和恒功率放电对比[3]

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图10 不同倍率下的（a）充放电容量图；（b）充放电曲线图
图10是磷酸铁锂电池两种模式下不同倍率充放电测试结果。根据图10(a)的容量曲线，恒流模式下随着充放电电流的增大，电池实际充放电容量均逐渐变小但变化幅度相对较小。恒功率模式下电池的实际充放电容量也随功率的增加而逐渐减小，且倍率越大，容量衰减越快。1 h 率放电容量较恒流模式为低。同时，当充放电倍率低于5 h 率时，恒功率条件下电池容量较高，而高于5 h 率时则恒流条件下电池容量较高。
从图10(b)所示的容量-电压曲线可以看出，在低倍率条件下，磷酸铁锂电池两种模式容量-电压曲线接近，且充放电电压平台变化不大，但在高倍率条件下，恒流-恒压模式的恒压时间明显加长，且充电电压平台明显升高，放电电压平台明显降低。
（3）恒阻放电
恒阻放电时，首先设定恒定的电阻值R，采集电池的输出电压U，在放电过程中，要求R恒定不变，但是U是不断变化的，所以需要根据公式I=U/R不断地调节数控恒流源的电流I值以达到恒电阻放电的目的。电池的电压在放电过程是一直在下降的，电阻不变，所以放电电流I也是一个下降的过程。
（4）连续放电、间歇放电和脉冲放电
电池在恒电流、恒功率和恒电阻三种方式下放电的同时，利用定时功能以实现连续放电、间歇放电和脉冲放电的控制。图11 是典型脉冲充放电测试的电流曲线和电压曲线。

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图11 典型脉冲充放电测试的电流曲线和电压曲线
2.2 放电曲线包含的信息
放电曲线是指放电过程中，电池的电压、电流、容量等随时间的变化的曲线。充放电曲线中所包含的信息非常丰富，具体包括容量，能量，工作电压及电压平台，电极电势与荷电状态的关系等。放电测试时记录的主要数据就是电流和电压的时间演变，从这些基础数据可以获取很多参数，以下详细介绍放电曲线能够获取的参数。
（1）电压
锂离子电池放电测试中，电压参数主要包括电压平台、中值电压、平均电压、截止电压等。
平台电压是指电压变化最小而容量变化较大时对应的电压值，可以通过dQ/dV的峰值得出。
中值电压是电池容量一半时对应的电压值，对于平台比较明显的材料，如磷酸铁锂和钛酸锂等，中值电压就是平台电压。
平均电压是电压-容量曲线的有效面积（即电池放电能量）除以容量，计算公式为ü = ∫U(t)*I(t)dt / ∫I(t)dt 。
截止电压是是指电池放电时允许的最低电压，如果电压低于放电截止电压后继续放电，电池两端的电压会迅速下降，形成过度放电，过放电可能造成电极活性物质损伤，失去反应能力，使电池寿命缩短。
如第一部分所述，电池的电压与正负极材料的荷电状态及电极电势相关。
（2）容量和比容量
电池容量是指一定放电制度下（在一定的放电电流I，放电温度T，放电截止电压V条件），电池所放出的电量，表征电池储存能量的能力，单位是Ah或C 。容量受很多引素的影响，如：放电电流、放电温度等。容量大小是由正负极中活性物质的数量多少来决定的。
理论容量：活性物质全部参加反应所给出的容量。
实际容量：在一定的放电制度下实际放出的容量。
额定容量：指电池在设计的放电条件下，电池保证给出的最低电量。

锂电池放电曲线全面解析 标准电极电势怎么算( 四 )

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