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1、锂离子电池开路电压与带锂离子电池开路电压与带 电量对应关系分析电量对应关系分析电量对应关系分析电量对应关系分析2010-04-092010 04 09目的目的1、测试AY体系锂离子电池开路电压与带电量的关系，了解放电截止瞬间电压与开路电压的差别2了解充放电电流大小对电池充放电截止瞬间电压2、了解充、放电电流大小对电池充放电截止瞬间电压与开路电压差异的影响与开路电压差异的影响内容?1. 定义定义 2 试验设计及步骤试验设计及步骤?2. 试验设计及步骤试验设计及步骤?3. 试验设备及环境试验设备及环境?4. 电芯选择电芯选择?5. 电芯开路电压与带电量对应关系分析电芯开路电压与带电量对应关系分析?
2、6. 充放电电流大小对放电截止瞬间电压与充放电电流大小对放电截止瞬间电压与 开路电压差异的影响开路电压差异的影响开路电压差异的影响开路电压差异的影响1 定义1. 定义?开路电压 开路电压是指外电路没有电流流过，电池达到平衡时正、负极之间的电 位差。?放电深度（ Depth of discharge DOD ）?放电深度（ Depth of discharge DOD ） 放电深度指在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比 称为放电深度。 锂离子电池充放电总反应：充电 LiMO + CLiMO + Li CLiMO2+ nC = Li1-xMO2+ LixCn -放电如果电池正、负极
3、的材料完全一样，当电池的放电深度（DOD）相如果电池正、负极的材料完全样，当电池的放电深度（DOD）相 同时，那么不管电池的体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压 都一样的。2 试验设计及步骤试验设计及步骤2. 试验设计及步骤试验设计及步骤2.1 取生产A品电池504560AY/1450mAh（1月初入库电芯），以0.5C电 流（一一般客户需求般客户需求）进行充放电测试，一、一记录放电容量，选取流（般客户需求般客户需求）进行充放电测试，、记录放电容量，选取 平台比（平台容量平台容量/放电容量放电容量）接近的14PCS电芯作为试验电池。 2.2 将其中前12PCS电芯充电至满电状态，以初始0.
4、5C电量作为基准，将 每只电芯分别放电至不同的带电状态，具体设置过程以1#电芯为例： 放电0%搁置30min放电5%搁置30min 放电10%搁置30min 放电 20%搁置30min 依次类推，直至放电电压为3.0V，记录电芯放电 截止瞬间、搁置30min后的电压，标识为标识为A组组。 2.3 将上述12PCS电芯再充至满电状态，以初始0.5C电量作为基准，分别 放出不同电量：1#放电0%后搁置12h，2#放电5%后搁置12h，3#放电 10%后搁置12h，4#放电20%后搁置12h依次类推，直至放电至 记录电芯放电截止瞬间搁置后的电压标识为标识为 组组3.0V，记录电芯放电截止瞬间、搁置3
5、0min、12h后的电压，标识为标识为B组组。 2.4 将剩余2PCS电芯分别以0.05C、0.5C进行充放电测试 备注：以上测试电压范围均为备注：以上测试电压范围均为4.2V-3.0V3. 试验环境及设备试验环境及设备 室温条件，新威5V3A测试柜 ，RS-VR3电池内阻测试仪 测试时间2010 03 29 2010 04 03测试时间：2010.03.29-2010.04.034. 电芯选择电芯选择4. 电芯选择电芯选择序号测试通道内阻序号测试通道内阻/m0.5C容量容量/mAh平台容量平台容量/mAh平台比平台比1#09-3#311522140692 4%109-331152214069
6、2.4%2#09-7#311538141992.3%3#12-1#311503140793.6%4#12 2#311497140293 6%4#12-2#311497140293.6%5#12-8#311502139793.0%6#13-1#311514139892.3%7#13-5#321540141992.1%8#13-6#311526140792.2%9#19-1#321521141192.8%10#19-3#311521141392.9%11#19-5#311522140792.4%12#19-8#321521140792.5%小结试验中选择内阻接近的电芯作为测试样品由于材质相同的情况
7、下内13#03-2#311530142192.9%14#04-4#311529142593.2%小结：试验中选择内阻接近的电芯作为测试样品，由于材质相同的情况下，内 对放电平台影响较大，故试验中将平台比、外部测得的阻值作电芯选择的因素。5 1 电压与带电量对应关系电压与带电量对应关系（详细数据详细数据）5.电芯开路电压与带电量对应关系分析电芯开路电压与带电量对应关系分析5.1 电压与带电量对应关系电压与带电量对应关系（详细数据详细数据）剩余容量百 分比A组剩余容量百 分比A组 （12PCS只电芯连续测试后取平均值）B组B组 （12PCS不同电芯同时测试）放电截止瞬间放电截止瞬间静置静置30 i
8、30 i 后后VV放电截止瞬放电截止瞬静置静置30 i30 i 后后VV放电截止瞬间放电截止瞬间静置静置3030m mi in n后后VV放电截止瞬放电截止瞬 间间静置静置3030m mi in n后后VV0%2.9933 3.2398 0.2465 0.2465 2.9994 3.2079 0.2085 0.2085 5%3.6184 3.6890 0.0706 3.5661 3.6616 0.0955 10%3.6400 3.7092 0.0692 3.6142 3.7053 0.0911 20%3.6732 3.7450 0.0718 3.6883 3.7655 0.0772 30%3.
9、7000 3.7754 0.0754 3.7031 3.7803 0.0772 40%3.7252 3.7955 0.0703 3.7279 3.8017 0.0738 50%3.7610 3.8259 0.0649 3.7478 3.8188 0.0710 60%3.8047 3.8779 0.0732 3.7999 3.8696 0.0697 70%3.8662 3.9497 0.0835 3.8454 3.9400 0.0946 80%3.9407 4.0149 0.0742 3.9341 4.0094 0.0753 90%4.0334 4.0992 0.0658 4.0417 4.10
10、55 0.0638 100%4 20054 1953- -0 00520 00524 20014 1973- -0 00280 0028备注：同只电芯整个测试过程测试点位固定备注：同只电芯整个测试过程测试点位固定100%4.2005 4.1953 0 0. .005200524.2001 4.1973 0 0. .002800285 1 电压与带电量对应关系电压与带电量对应关系5.1 电压与带电量对应关系电压与带电量对应关系电压与带电量对应关系电压与带电量对应关系4.45电压/V放电截止瞬间电压与开路电压差异放电截止瞬间电压与开路电压差异 0.25电压差3.954.200.150.203 20
11、3.453.700.050.102.953.200%20%40%60%80%100%120%组放电截止瞬间电压组静置后电压(0.05)0.000%20%40%60%80%100%120%小结：小结： 满电态电芯在3 0V 4 2V测试电压范围内达到相同的放电深度后带电量A组放电截止瞬间电压A组静置30min后电压B组放电截止瞬间电压B组静置30min后电压0%20%40%60%80%100%120%带电量A组电压变化A组电压变化B组电压变化B组电压变化满电态电芯在3.0V-4.2V测试电压范围内，达到相同的放电深度后： 1）A组与B组电芯静置30min后的电压（开路电压）数值相近； 2）放电截
12、止瞬间电压低于开路电压，初始电压偏差较大，数值在0.25V左右，其 余差值在0 1V以下这是由于电池在充放电过程中产生的极化内阻分压所致余差值在0.1V以下，这是由于电池在充放电过程中产生的极化内阻分压所致。搁置时间对开路电压的影响搁置时间对开路电压的影响5.2 搁置时间对开路电压的影响搁置时间对开路电压的影响电芯编号电芯编号测试通道测试通道剩余容量百分剩余容量百分B组B组 （12PCS12PCS不同电芯同时测试不同电芯同时测试）电芯编号电芯编号测试通道测试通道剩余容量百分剩余容量百分 比比（12PCS12PCS不同电芯同时测试不同电芯同时测试）静置30min后静置12h后V静置30min后静
13、置12h后V1#09-3#0%3.2079 3.2370 0.0291 2#09-7#5%3 66163 67150 00992#09 7#5%3.6616 3.6715 0.0099 3#12-1#10%3.7053 3.7096 0.0043 4#12-2#20%3.7655 3.7701 0.0046 5#12-8#30%3 78033 78750 00725#12 8#30%3.7803 3.7875 0.0072 6#13-1#40%3.8017 3.8045 0.0028 7#13-5#50%3.8188 3.8206 0.0018 8#13-6#60%3 86963 87770
14、00818#13 6#60%3.8696 3.8777 0.0081 9#19-1#70%3.9400 3.9453 0.0053 10#19-3#80%4.0094 4.0107 0.0013 11#19-5#90%4 10554 10620 0007备注备注以上测试是将不同放电深度的电芯搁置以上测试是将不同放电深度的电芯搁置12h 分别记录分别记录30min及及12h的的11#19 5#90%4.1055 4.1062 0.0007 12#19-8#100%4.1973 4.1948 -0.0025备注备注：以上测试是将不同放电深度的电芯搁置以上测试是将不同放电深度的电芯搁置12h,分别记
15、录分别记录30min及及12h的的 电压数值。电压数值。5 2 搁置时间对开路电压的影响搁置时间对开路电压的影响5.2 搁置时间对开路电压的影响搁置时间对开路电压的影响静置时间对开路电压影响曲线静置时间对开路电压影响曲线 4.500.044.004.25压/V0.03差/V3.503.75电压0.01电压差3.003.250%20%40%60%80%100%120%(0.01) 0%20%40%60%80%100%120%带电量B组静置30minB组静置12h电压差小结：小结： 满电态电芯在3.0V-4.2V测试电压范围内，达到相同的放电深度后，静置30min及 12h后开路电压差异，除带电量
16、为0时偏差较大外，其余在0.01V以下。后开除带偏较大外其余在6充放电电流大小对充放电截止瞬间电压与开路电压差异影响充放电电流大小对充放电截止瞬间电压与开路电压差异影响6. 充放电电流大小对充放电截止瞬间电压与开路电压差异影响充放电电流大小对充放电截止瞬间电压与开路电压差异影响不同电流充电曲线不同电流充电曲线4 204.30电压/V不同电流放电曲线不同电流放电曲线 4.30电压/V3.803.904.004.104.203.803.904.004.104.203.303.403.503.603.7049.8%60.4%3 303.403.503.603.70 25.1%34.4%3.003.103.200.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%3.003.103.203.300.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%小结：小结： 如上图显示，当充放电电流为0.05C时，充电至3.9V时充入60.4%的电量，理论上在3.9V时
