电池充电时记忆的容量少,导致电池容量越来越小原因有哪些?
来源:宝鄂实业
2019-04-22 14:48
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电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中,任何一次不完全的放电都将加深这一效应,使电池的容量变得更低
电池记忆效应是指电池的可逆失效,即电池失效后可重新回复的性能。电池长时间经受特定的工作循环后,自动保持这一特定的倾向。这个最早定义在镍镉电池,镍镉的袋式电池不存在记忆效应,烧结式电池有记忆效应。意思是说,电池好像记忆用户日常的充、放电幅度和模式,日久就很难改变这种模式,不能再做大幅度充电或放电。而现在的镍金属氢(俗称镍氢)电池不受这个记忆效应定义的约束,但有惰性,前几次要激活才行,一般可以充放电300-500次,过后就会发现持续时间越来越短,短得你想换手机。用旧的电池包好放在冰箱里几天然后再用会有所提高性能。
由于传统工艺中负极为烧结式,镉晶粒较粗,如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电,镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。要消除这种效应,有两种方法,一是采用小电流深度放电(如用 0.1C 放至 0V)一是采用大电流充放电(如 1C)几次。
在实际应用中,消除记忆效应的方法有严格的规范和一个操作流程。操作不当会适得其反。对于镍镉电池,正常的维护是定期深放电:平均每使用一个月(或30次循环)进行一次深放电(放电到1.0V/每节,即exercise),平常使用是尽量用光电池或用到关机等手段可以缓解记忆效应的形成,但这个不是exercise,因为仪器(如手机)是不会用到1.0V/每节才关机的,必须要专门的设备或线路来完成这项工作,幸好许多镍氢电池的充电器都带有这个功能。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中,任何一次不完全的放电都将加深这一效应,使电池的容量变得更低。
锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成,负极则是特殊分子结构的碳。常见的正极材料主要成分为 LiCoO2,充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流,化学反应原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题还是很多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液,除了保持稳定,还需要具有良好导电性,减小电池内阻。
锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、温度、ID、充电状态、放电次数等数值。这些数值在使用中会逐渐变化。使用说明中的“使用一个月左右应该全充放一次”的做法主要的作用应该就是修正这些寄存器里不当的值,使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况。充电控制芯片主要控制电池的充电过程。锂离子电池的充电过程分为两个阶段,恒流快充阶段(电池指示灯呈黄色时)和恒压电流递减阶段(电池指示灯呈绿色闪烁)。
恒流快充阶段,电池电压逐步升高到电池的标准电压,随后在控制芯片下转入恒压阶段,电压不再升高以确保不会过充,电流则随着电池电量的上升逐步减弱到零,而最终完成充电。电量统计芯片通过记录放电曲线(电压,电流,时间)可以抽样计算出电池的电量,这就是我们在 Battery InformaTIon里读到的wh值。而锂离子电池在多次使用后,放电曲线是会改变的,如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线,其计算出来的电量也就是不准确的。所以我们需要深充放来校准电池的芯片好比放电80%时,随后完全充电,你就只能使用80%的容量。如果放电64%(80%容量的80%)时,随后完全速找出非正常的时间或非正常使用的放电原因,再酌情检修。充电,就仅能使用64%的容量。
记忆效应是碱性蓄电池保持较少电量的效应,说明电池在部分放电时进行充电和再放电,将逐渐失去最大容量电量,电池的记忆容量会越来越小,这将影响蓄电池的正常使用与寿命。然而,锂电池就没有记忆效应。温度管理对于确保高电压蓄电池高电压的最佳性能来说非常重要,高温下长时间使用,会导致安装在HEV的锂高分子蓄电池失去全部输出。
因此,车辆中冷却系统会根据工作情况,不断冷却高电压蓄电池。当然,蓄电池在低温下也会失去充电效率,使电压值迅速下降,导致性能变弱。因此,在低温时,驱动电机输出减少。在正常情况下,高电压蓄电池温度由冷却风扇控制,平均维持在30℃。锂电池的价格主要是由电芯、保护板、外壳三大部件构成,同时由于受用电器具功耗及电流的大小,对电芯之间的连接片的材料选型会影响到成本,不同的接插件也有可能对成本影响较大,还有就是不同的PACK工艺也会影响到成本。
不同材料体系电芯的选型会影响到整个锂电池价格。锂电池包根据正极材料的不同,会有锰酸锂(3.6V)、钴酸锂(3.7V/3.8V)、镍钴锰酸锂(俗称三元,3.6V)、磷酸铁锂(3.2V)、钛酸锂(2.3V/2.4V)等多种材料体系的电芯,其不同材料体系的电芯,其电压平台、安全系数、循环使用次数、能量密度比、工作温度等都不相同。
不同品牌的电芯的价格也会相差很大,总的价格梯度可分为:同材料体系而不同品牌的电芯,价格差异也会非常之大,而且通过市场优胜劣汰出来的各品牌电芯的品质(安全型、一致性、稳定性)基本上是与价格成正比的。