一、電池的容量特性

容量測(cè)試得到電池在不同倍率下的放電電壓與容量關(guān)系曲線如圖3所示。

圖3不同倍率下的放電電壓與容量的關(guān)系曲線

從圖中可以看出，在整個(gè)放電過(guò)程中鋰離子電池的電壓曲線可以分為3個(gè)階段：

1）電池在初始階段端電壓快速下降，放電倍率越大，電壓下降的越快；

2）電池電壓進(jìn)入一個(gè)緩慢變化的階段，這段時(shí)間稱為電池的平臺(tái)區(qū)，放電倍率越小，平臺(tái)區(qū)持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，平臺(tái)電壓越高，電壓下降越緩慢。在鋰離子電池的實(shí)際使用過(guò)程中，盡可能希望電池工作在平臺(tái)區(qū)；

3）在電池電量接近放完時(shí)，電池負(fù)載電壓開(kāi)始急劇下降直至達(dá)到放電截止電壓。從容量測(cè)試的結(jié)果中，同時(shí)還可以得到放電電流與容量的曲線關(guān)系，如圖4所示。

圖4不同放電電流與容量的關(guān)系曲線

從圖中可以看出，電池放電電流的大小，會(huì)直接影響到電池的實(shí)際容量。放電電流越大，電池容量相應(yīng)減小，這表明放電電流越大，到達(dá)終止電壓經(jīng)歷的時(shí)間越短。所以談到電池容量時(shí)，應(yīng)指明其放電電流（放電倍率）。

二、電池開(kāi)路電壓特性

開(kāi)路電壓測(cè)試［6］得到鋰離子電池開(kāi)路電壓與電池SOC的關(guān)系曲線如圖５所示。

圖5電池充電與放電時(shí)的OCV-SOC曲線

從圖中可以看出，電池的OCV－SOC曲線與電池放電電壓曲線趨勢(shì)基本相同。在SOC的中間區(qū)間（20％＜SOC＜80％）內(nèi)，電池的OCV變化極小，電池處于平臺(tái)區(qū)；而在SOC的兩端區(qū)間（SOC＜10％和SOC＞90％），OCV的變化率較大，整個(gè)磷酸鐵鋰電池的OCV－SOC曲線呈現(xiàn)中間區(qū)域平坦，頭尾兩端陡峭的樣子，開(kāi)路電壓法即是利用這一穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行SOC估計(jì)。

鋰離子電池OCV－SOC關(guān)系曲線受溫度、放電倍率、老化程度因素影響較小［7］，但在充放電2種狀態(tài)下，兩條特性曲線之間會(huì)存在一定差異。

測(cè)定電池的放電曲線，是研究電池性能的基本方法之一，根據(jù)放電曲線，可以判斷電池工作性能是否穩(wěn)定，以及電池在穩(wěn)定工作時(shí)所允許的最大電流。本文詳細(xì)全面地介紹鋰離子電池放電曲線的基礎(chǔ)知識(shí)。由于作者水平有限，文中錯(cuò)誤之處，歡迎批評(píng)指正。本文較長(zhǎng)，10000多字，主要內(nèi)容包括：

1電池的電壓

1.1鋰離子電池材料的電極電位

1.2電池的開(kāi)路電壓

1.3電池極化

1.4電池的工作電壓

2放電測(cè)試基本原理

2.1放電測(cè)試模式

2.2放電曲線包含的信息

2.3放電曲線的基本形式

3放電曲線的微分處理

鋰離子電池放電時(shí)，它的工作電壓總是隨著時(shí)間的延續(xù)而不斷發(fā)生變化，用電池的工作電壓做縱坐標(biāo)，放電時(shí)間，或容量，或荷電狀態(tài)（SOC），或放電深度（DOD）做橫坐標(biāo)，繪制而成的曲線稱為放電曲線。要認(rèn)識(shí)電池的放電特性曲線，首先需要從原理上理解電池的電壓。

1電池的電壓

電極反應(yīng)要形成電池必須滿足以下條件：化學(xué)反應(yīng)中失去電子的過(guò)程(即氧化過(guò)程)和得到電子的過(guò)程(即還原反應(yīng)過(guò)程)必須分隔在兩個(gè)不同區(qū)域中進(jìn)行，這區(qū)別于一般的氧化還原反應(yīng)；兩電極的活性物質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時(shí)所需的電子必須由外電路傳遞，這區(qū)別于金屬腐蝕過(guò)程的微電池反應(yīng)。電池的電壓是正極與負(fù)極之間的電勢(shì)差，具體的關(guān)鍵參數(shù)包括開(kāi)路電壓、工作電壓、充放電截止電壓等。

1.1鋰離子電池材料的電極電位

電極電位是指固體材料浸于電解質(zhì)溶液中，顯示出電的效應(yīng)，即金屬的表面與溶液間產(chǎn)生的電位差，這種電位差稱為金屬在此溶液中的電位或電極電位。簡(jiǎn)單說(shuō)電極電位是表示某種離子或原子獲得電子而被還原的趨勢(shì)。