低溫18650 3500
    無(wú)磁低溫18650 2200
    過(guò)針刺低溫18650 2200
    低溫磷酸3.2V 20Ah
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    有關(guān)蓄電池內(nèi)阻和容量、荷電態(tài)的關(guān)系分析

    鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:488次  |  2024年01月12日  

    蓄電池內(nèi)阻與容量之間的關(guān)系其中有兩種含義:電池內(nèi)阻跟額定容量的關(guān)系,以及同一型號(hào)電池的內(nèi)阻跟荷電態(tài)SOC的關(guān)系。


    備注:SOC,全稱(chēng)是StateofCharge,荷電狀態(tài),也叫剩余電量,代表的是電池使用一段時(shí)間或長(zhǎng)期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值,常用百分?jǐn)?shù)表示。其取值范圍為0~1,當(dāng)SOC=0時(shí)表示電池放電完全,當(dāng)SOC=1時(shí)表示電池完全充滿(mǎn)。


    1、閥控密封鉛酸蓄電池


    (1)蓄電池的內(nèi)阻跟荷電態(tài)的關(guān)系


    1992年DavidOFeder發(fā)表了用MidtronicCelltronandMidtron電導(dǎo)測(cè)試儀對(duì)閥控密封鉛酸蓄電池(VRLA)的測(cè)試和統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

    過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah
    符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

    充電溫度:0~45℃
    -放電溫度:-40~+55℃
    -40℃最大放電倍率:1C
    -40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

    圖1可以看出,它們之間存在線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)R2=0.825。由此有人提出關(guān)于在線(xiàn)使用的閥控密封鉛酸蓄電池,可以用測(cè)得的電導(dǎo)值去推測(cè)它們的剩余容量。


    但是:我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定VRLA的容量必須保證在80%以上方可在線(xiàn)使用,低于80%就是失效電池,應(yīng)該更換。也就是說(shuō),若用在線(xiàn)使用的蓄電池測(cè)得的電導(dǎo)值去推測(cè)它的剩余容量,必須觀(guān)察電池容量在80%以上時(shí)電池的電導(dǎo)跟容量之間是否存在線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系。然而眾多實(shí)驗(yàn)事實(shí)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果都表明了此條件下不存在上述關(guān)系。


    筆者觀(guān)點(diǎn):不同時(shí)期不同作者采用不同的方法對(duì)不同型式的鉛酸蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果都表明,不論是開(kāi)口式或密封式蓄電池、不論是用交流阻抗法或電導(dǎo)儀測(cè)試法(它是簡(jiǎn)化了的阻抗測(cè)試儀)、不論測(cè)量用的交流信號(hào)的頻率或幅度如何,雖然測(cè)得的同一型號(hào)蓄電池內(nèi)阻值有差異,但它們都有一個(gè)共同點(diǎn):蓄電池的荷電態(tài)在40%以上時(shí),其內(nèi)阻或電導(dǎo)幾乎沒(méi)有變化,只是在低于30%時(shí),其內(nèi)阻值才迅速上升。這就是何以荷電態(tài)高于80%的電池其容量和電導(dǎo)(內(nèi)阻倒數(shù))之間不存在線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系的根本原因。


    (2)電池內(nèi)阻跟額定容量的關(guān)系


    表1是YD∕T1360-2005《通信用閥控式密封膠體蓄電池》中列出的各種型號(hào)電池的內(nèi)阻值的上限值。由該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的內(nèi)阻測(cè)試方法可知,該內(nèi)阻值中包含了電池的歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。

    無(wú)人船智能鋰電池
    IP67防水,充放電分口 安全可靠

    標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
    標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
    電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
    應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

    由表1數(shù)據(jù)可以看出:額定容量越大的電池,其內(nèi)阻值就越小。根據(jù)歐姆定律,導(dǎo)體電阻是跟其長(zhǎng)度成正比,跟其橫截面積成反比。電池的額定容量越大,電池內(nèi)全部連接件以及板柵筋條的截面積就越大,因而電池的內(nèi)阻就越小。另一方面,由于極板的放電容量跟極板的面積成正比,所以電池的額定容量越大,其內(nèi)阻就越低。


    2、鋰離子電池


    鋰離子電池的正極材料多是一些氧化物或鹽類(lèi),例如現(xiàn)在常用的LiFePO4,它們本身的電子導(dǎo)電性比金屬要差;再者鋰離子導(dǎo)電性受鋰離子在材料晶格中擴(kuò)散速度的影響,加之采用了有機(jī)物作電解質(zhì)溶劑,這些因素決定了鋰離子電池的內(nèi)阻比較大,使其高功率輸出時(shí)比能量迅速下降。圖3示出國(guó)內(nèi)某廠(chǎng)家在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中供應(yīng)的鋰離子電池芯的內(nèi)阻分布情況。可以看出,電池容量越大,其內(nèi)阻越小。8~10Ah的單電池芯的內(nèi)阻有約15m,它比同容量的閥控式密封鉛酸蓄電池內(nèi)阻要大,后者10Ah容量電池單格內(nèi)阻只有3~4m。溫度降低,鋰離子電池內(nèi)阻迅速增大,二者的差別更大。


    在文獻(xiàn)[4]中給出150Ah/3.2V的C/LiFePO4單電池內(nèi)阻為1.0~1.4m。折算到10Ah以后,就跟圖3所供應(yīng)的數(shù)據(jù)基本是一致的。該文獻(xiàn)作者同時(shí)還觀(guān)察到,在20℃~50℃溫度范圍內(nèi)鋰離子電池內(nèi)阻基本上保持不變,但在0℃時(shí),電池內(nèi)阻增大1倍;在-10℃時(shí)內(nèi)阻增大2倍以上。這顯然跟鋰離子電池采用了有機(jī)物作電解質(zhì)溶劑有關(guān)。電池用大電流放電時(shí)其內(nèi)阻稍有下降,這跟大電流放電時(shí)電池溫度有所升高有關(guān)。


    此外,作者還觀(guān)察到電池荷電態(tài)SOC在50%以上時(shí),電池內(nèi)阻幾乎保持不變;但SOC在40%以下時(shí),電池內(nèi)阻就迅速升高。這種規(guī)律性跟VRLA電池是一致的。看來(lái)也不能用內(nèi)阻值來(lái)定量判斷鋰離子電池的荷電態(tài)。


    3、其他蓄電池也類(lèi)似


    4、小結(jié)


    (1)蓄電池的內(nèi)阻跟電池的額定容量有關(guān)。大容量電池的內(nèi)阻低;小容量電池的內(nèi)阻高。


    (2)常用蓄電池的內(nèi)阻,在荷電態(tài)SOC高于40%時(shí)是保持不變的;只是SOC低于30%時(shí),就很快升高。


    (3)不能根據(jù)內(nèi)阻的變化去在線(xiàn)檢測(cè)蓄電池的荷電態(tài)。


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