电池的性能与检测方法

电池性能与测试•二次电池性能主要包括哪些方面主要包括电压、内阻、容量、内压、自放电率、循环寿命、密封性能、安全性能、储存性能、外观等，其它还有过充、过放、可焊性、耐腐蚀性等。电池性能与测试•手机电池块有哪些电性能指标,怎么测量电池块的电性能指标很多,这里只介绍最主要的几项电特性:A.电池块容量该指标反映电池块所能储存的电能的多少,是以毫安小时计,例如:1600mAh,是意味着电池以1600mA放电可以持续放电一小时.B.电池块寿命该指标反映电池块反复充放电循环次数C.电池块内阻上面已提到电池块的内阻越小越好,但不能是零D.电池块充电上限保护性能锂电池充电时,其电压上限有一额定值,在任何情况下,锂电池的电压不允许超过此额定值该额定值.由PCB板上所选用的IC来决定和保证.E.电池块放电下限保护性能锂电池块放电时,在任何情况下锂电池的电压不允许低于某一额定值该额定值,由PCB板上所选用的IC来决定和保证.需要说明的是,在手机中一般锂电池块放电时,尚未到达下限保护值,手机就因电池电量不足而关机.F.电池块短路保护特性锂电池块外露的正负极片在被短路时,PCB板上的IC应立即加以判断,并作出反应关断MOSFET.当短路故障排除后,电池块又能立即输出电能,这些均有PCB上的IC来识别判断和执行.电池性能与测试•电池的可靠性测试项目有哪些1.循环寿命2.不同倍率放电特性3.不同温度放电特性4.充电特性5.自放电特性6.不同温度自放电特性7.存贮特性8.过放电特性9.不同温度内阻特性10.高温测试11.温度循环测试12.跌落测试13.振动测试14.容量分布测试15.内阻分布测试16.静态放电测试电池性能与测试•电池的安全性测试项目有哪些1.内部短路测试2.持续充电测试3.过充电4.大电流充电5.强迫放电6.跌落测试7.从高处跌落测试8.穿刺实验9.平面压碎实验10.切割实验11.低气压内搁置测试12.热虐实验13.浸水实验14.灼烧实验15.高压实验16.烘烤实验17.电子炉实验电池性能与测试•什么是电池的额定容量指在一定放电条件下,电池放电至截止电压时放出的电量.IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20±5℃环境下,以0.1C充电16小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量,以C5表示.而对于锂离子电池,则规定在常温、恒流(1C)、恒压(4.2V)控制的充电条件下,充电3h,再以0.2C放电至2.75V时,所放出的电量为其额定容量,电池容量的单位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).电池性能与测试•什么是电池的放电残余容量当对可充电电池用大电流(如1C或以上)放电时,由于电流过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”,致使电池在容量未能完全放出时已到达终点电压,再用小电流如0.2C还能继续放电,直至1.0V/支时所放出的容量称为残余容量.电池性能与测试•什么是电池的标称电压、开路电压、中点电压、终止电压电池的标称电压指的是在正常工作过程中表现出来的电压,二次镍镉镍氢电池标称电压为1.2V;二次锂电池标称电压为3.6V;开路电压指在外电路断开时,电池两个极端间的电位差;终点电压指电池放电实验中,规定的结束放电的截止电压;中点电压指放电到50%容量时电池的电压,主要用来衡量大电流放电系列电池高倍率放电能力,是电池的一个重要指标.电池性能与测试•电池常见的充电方式有哪几种镍镉和镍氢电池的充电方式:1.恒流充电:整个充电过程中充电电流为一定值,这种方法最常见;2.恒压充电:充电过程中充电电源两端电压保持一恒定值,电路中的电流随电池电压升高而逐渐减小.3.恒流恒压充电:电池首先以恒流充电,当电池电压升高至一定值时,电压保持不变,电路中电流降至很小,最终趋于0.锂电池的充电方式:恒流恒压充电:电池首先以恒流充电,当电池电压升高至一定值时,电压保持不变,电路中电流降至很小,最终趋于0.电池性能与测试•什么是电池的标准充放电IEC国际标准规定的镍镉和镍氢电池的标准充放电方法为:首先将电池以0.2C放电至1.0V/支,然后以0.1C充电16小时,搁置1小时后,以0.2C放至1.0V/支,即为对电池标准充放电电池性能与测试•脉冲充电对电池性能有什么影响由于镍镉电池在常规充电时容易极化,常规恒压或恒流充电均会使电解液持续产生氢气体,其氧气在内部高压作用下,渗透至负极与镉板作用生成CdO,造成极板有效容量下降.脉冲充电一般采用充与放的方法.即充5秒钟,就放1钞钟.这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液.不仅限制了内部电解液的气化量,而且对那些已经严重极化的旧电池,在使用本充电方法充放电5-10次后,会逐渐恢复或接近原有容量.电池性能与测试•什么是涓流充电涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失.一般采用脉冲电流充电来实现上述目的.根据以往测试的经验,电池在充满电后,在40℃环境下由于自放电损失的容量大约是标称容量的5%.从理论上讲,以C/500的电流持续充电即可弥补自放电造成的容量损失C*5/100*24h*C/500,但是,由于电流太小,实际上充电效率非常低,使得基本无法充进电.我们采用脉冲充电方法可以解决这个问题.用C/10充电1.2秒,搁置58.8秒.按照上述条件每天充电的容量约为标称容量的5%.一般而言,脉冲充电的方式在以下范围内较为适合,可根据实际情况选用.充电电流:C/20,充电时间:0.1秒到60秒.涓流充电的例子:充电高充电低脉冲周期S每天充电容量电流时间电流时间C/101.2s0C58.8s60s标准容量的5%C/202.4s0C57.6s60sC/100.6s0C29.4s30s电池性能与测试•什么是充电效率指电池在一定放电条件下放至某一截止电压时放出的容量与输入的电池容量的比值,它可按照以下公式计算:充电效率=(放电电流×放电至截止电压的时间/充电电流×充电时间)×100%输入的能量部分用来将活性物质转换为充电态,部分消耗在副反应上来产生氧气,充电效率受到充电速率和环境温度的影响,充电时充电电流必须在一定范围内,电流太小或太大充电效率都很低,由于电池还存在自放电,致使电池无法充满电.电池性能与测试•什么是电池的功率输出电池的功率输出指在单位时间里输出能量数的能力,它是根据放电电流I和放电电压V来计算的:P=U×I单位:瓦特电池的内阻越小,输出功率越高;电池的内阻应小于用电器的内阻,否则电池本身消耗的功率还要大于用电器消耗的功率,这是不经济的,而且可能损坏电池,在额定电压条件下电池的输出功率随电极表面积的增大工作温度的上升而上升,反之亦然.电池性能与测试•什么是二次电池的自放电,不同类型电池的自放电率是多少自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力.一般而言,自放电主要受制造工艺、材料、储存条件的影响.自放电是衡量电池性能的主要参数之一.一般而言,电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用,电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象.IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后,在温度为20±5℃,湿度为65±20%条件下,开路搁置28天,0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标.与其它充电电池系统相比,含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低,在25下大约为10%/月电池性能与测试•什么是24小时自放电测试★镍镉和镍氢电池的自放电测试为:由于标准荷电保持测试时间太长,一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至1.0V.1C充电80分钟,搁置15分钟,以1C放电至10V,测其放电容量C1,再将电池以1C充电80分钟,搁置24小时后测1C容量C2,C2/C1×100%应小于15%★锂电池的自放电测试为:一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至3.0V,恒流恒压1C充电至4.2V,截止电流:10mA,搁置15分钟后,以1C放电至3.0V测其放电容量C1,再将电池恒流恒压1C充电至4.2V,截止电流100mA,搁置24小时后测1C容量C2,C2/C1×100%应大于99%.电池性能与测试•什么是电池的内阻,怎样测量电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容易极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值;而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值.交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值.电池性能与测试•充电态内阻与放电态内阻有何不同充电态内阻指电池100%充满电时的内阻,放电态内阻指电池充分放电后的内阻.一般来说,放电态内阻不太稳定,且偏大;充电态内阻较小,阻值也较为稳定.在电池的使用过程中,只有充电态内阻具有实际意义,在电池使用的后期,由于电解液的枯竭以及内部化学物质活性的降低,电池内阻会有不同程度的升高.电池性能与测试•什么是IEC标准循环寿命测试★IEC规定镍镉和镍氢电池标准循环寿命测试为:电池以0.2C放至1.0V/支后1.以0.1C充电16小时,再以0.2C放电2小时30分(一个循环).2.0.25C充电3小时10分,以0.25C放电2小时20分(2-48个循环).3.0.25C充电3小时10分,以0.25C放至1.0V(第49循环)4.0.1C充电16小时,搁置1小时,0.2C放电至1.0V(第50个循环),对镍氢电池重复1-4共400个循环后,其0.2C放电时间应大于3小时;对镍隔电池重复1-4共500个循环,其0.2C放电时间应大于3小时.★IEC规定锂电池标准循环寿命测试为:电池以0.2C放至3.0V/支后,1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流20MA,搁置1小时后,再以0.2C放电至3.0V(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上.电池性能与测试•什么是标准耐过充测试★IEC规定镍镉和镍氢电池的标准耐过充测试为:将电池以0.2C放电至1.0V/支,以0.1C连续充电28天,电池应无变形,漏液现象,且过充电后其0.2C放电至1.0V的时间应大于5小时.★IEC规定锂电池的标准耐过充测试为:⑴将电池0.2C放电至3.0V⑵用电流I任意设置10V电压对电池充电充电时间为T=2.5×C5/I⑶电池最终不爆炸和起火电池性能与测试•什么是标准荷电保持测试★IEC规定镍镉和镍氢电池的标准荷电保持测试为:电池以0.2C放至1.0/支,后以0.1C充电16小时,在温度为20±5℃,湿度为65±20%条件下储存28天后,再以0.2C放电至1.0V,镍镉电池放电时间应不小于195min,而镍氢电池应大于180min.★国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准).电池以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20±5℃下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量,再与电池标称容量相比,应不小于初始容量的85%.电池性能与测试•什么是电池的内压,电池正常内压一般为多少电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料、制造工艺、结构、使用方法等因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高:例如过充电正极:4OH--4e2H2O+O2产生的氧气透过隔膜纸与负极复合:2Cd+O22CdO如果负极反应的速度低于正极反应的速度,产生的氧气来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高.电池性能与测试•什么是内压测试★镍镉和镍氢电池内压测试为:将电池以0.2C放至1.0V后,以1C充电3小时,根据电池钢壳的轻微形变通过转换得到电池的内压情况,测试中电池不应彭底,漏液或爆炸.★锂电池内压测试为:(UL标准)模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓.具体步骤:将电池1C充电恒