电压一致性对锂离子电池串联使用的影响

摘要:测试了18650单体电池在不同充电电压和过放电电流下的循环寿命。电池组SOC是定量的差异造成的,和电池组的电压不一致是由于单个电池的自放电串联使用,导致单电池过放电的循环过程和衰减的电池组的循环寿命。采用三电极系统测量了真实电池在充放电过程中的正极和负极电势关系。

锂离子电池;一致性;过度充电;放电;在系列

锂离子电池的一致性是用户对电池的要求。在多串联组合领域，电池的不一致性会影响电池的性能，甚至带来安全隐患。导致多系列电池使用不一致的因素有很多，包括原电池本身，如容量不一致、自放电率不一致、内阻不一致、寿命不一致等。也有外部原因，如不同的电池冷却环境，不同的电池连接之间的内阻，甚至检测电路引起的放电不均匀。本文重要讨论了电压不一致性对多电池使用的影响。电池电压不一致是实际应用中常见的问题，电压也是电池管理系统中最重要的监控参数。在实际应用中，电池电压不一致的重要原因是容量不均和电池自放电，而电池电压不一致重要影响电池串联使用。

低温高能量密度18650 3500mAh 比能量252Wh/kg，-40℃放电容量≥70%

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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本文所用电池为18650圆柱形动力锂电池。

过度充电循环寿命测试的一个电池,采用2C恒流充电,和当前小于0.05度在不同的电压,然后10点电流转移到2.5VC过放电循环寿命测试的一个电池,采用2C恒流充电,4.2V恒压电流小于0.05C,然后1C,10C恒定放电至1.0,2.5V。5S1P组合的循环寿命试验采用2c恒流至21.0v,21.0v恒压至0.05c,10c放电至12.5v。试验过程中，不进行单电池过充、过放电保护。

关于电池的三电极测试，参考电极使用直径为1mm的镍丝。镍丝的圆周表面用金属锂片包裹，金属锂片被磨碎在玻璃表面，使新鲜的金属锂紧紧包裹在镍丝上作为金属锂参考电极。18650电池放电后，用钳子拆下电池盖。然后将参比电极插入极组中心孔，将电解液注入中心孔。将事先开孔的PP材料制成塑料盖，用Parafilm胶带封好。最后，在湿度小于1%的干燥室内对三电极系统进行了测量。

测试内容:

1.1不同充电电压下单体电池的循环寿命

无磁低温18650 2200mAh -40℃ 0.5C放电容量≥70%

充电温度：0~45℃
放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥70%

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1.2单体电池过放电循环寿命

1.3均匀电压对电池组循环寿命的影响

1.4真电池三电极系统的充放电

本文测量了18650年锂离子电池在不同充电电压和放电电流不同的循环性能,电压和初始SOC差异,人工模拟电池自放电导致不一致的串联电池组电压、过充保护没有一个部分时,电池循环寿命,因为单一电池放电,导致电池组故障。通过对实际电池三电极系统的测试，得出了放电结束时负极电位的变化关系。