锂离子电池容量以及电压分析

电池容量是锂离子电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下锂离子电池储存的电量，通常以A·h（安时）或mA·h（毫安时）为单位（1 A·h=1000 mA·h），锂离子电池容量参数的获取主要采用的方法是在电池由100% SOC 放电至0% SOC时（即在测试电压范围内），电流对时间积分，即，式中，Q为电池容量（A·h），I为电流（A），t为测试时间（h）。1毫安时相当于3.6库仑。

 

一般情况下，容量数据可在测试系统软件中直接读取。对于测试的电池材料来说，容量分析一般需要确定3 个数据：首次充电容量、首次放电容量（正极材料）和可逆容量。

 

a． 首次充电容量即为锂离子电池首次充电结束时的充电容量；

 

b． 首次放电容量即为锂离子电池首次放电结束时的放电容量；

 

c． 可逆容量则为电池循环稳定后的容量值（常温下测试值又称额定容量）

 

一般选取第3～5周的放电容量，有时可能需要选取10周以后的放电容量。在实际应用中，对测试材料或极片的克容量、面容量及体积容量的分析更具有参考价值。如克容量即单位活性物质质量的放电容量，C=Q/m；面容量即单位测试极片面积的放电容量，C=Q/S；体积容量即单位极片体积的放电容量，C=Q/V。式中，C为放电比容量mA·h/g（毫安时每克）、mA·h/cm2（毫安时每平方厘米）或mA·h/cm3（毫安时每立方厘米），Q为放电容量mA·h（毫安时），m为活性材料的质量g（克），S为测试极片面积cm2（平方厘米），V为测试极片的体积cm3（立方厘米）。克容量参数用于对比测试材料的性能更加直观，而面容量和体积容量对于测试材料的实际应用，正负极容量匹配时则更具有参考价值。建议发表文章时同时提供3种比容量的信息。

 

扣式电池数据也可以评价正极活性材料的能量密度（W），指的是单位质量的正极活性材料所能够存储和释放的能量，W=EQ/m，即放电平均电压与克容量的乘积，常用单位为W·h/kg（常称为比能量），也包括体积能量密度W·h/L。一般电芯中正极活性物质占的质量比为30%～50%，具体比例取决于正极材料的压实密度和真实密度。因此，根据正极活性质的能量密度，也可以粗略估算相应的全电池的能量密度，这对于没有条件研制全电池，但又希望评价正极材料和预测电芯能量密度具有参考意义。