锂电池各种状态估计之间的关系
锂电池系统庞大,需要电池管理系统的监督和优化,以维护其安全性、耐久性和动力性。
电池状态估计
电池状态包括电池温度、SOC(荷电状态估计)、SOH(健康状态估计)、SOS(安全状态估计)、SOF(功能状态估计) 及SOE(可用能量状态估计)。各种状态估计之间的关系如图4所示。电池温度估计是其他状态估计的基础,SOC 估计受到SOH 的影响,天津MACCOR电池容量测试仪,天津MACCOR电池容量测试仪,SOF 是由SOC、SOH、SOS 以及电池温度共同确定的,SOE 则与SOC、SOH、电池温度、未来工况有关。
电池温度估计
温度对电池性能影响较大,目前一般只能测得电池表面温度,而电池内部温度需要使用热模型进行估计。常用的电池热模型包括零维模型(集总参数模型)、一维乃至三维模型。零维模型可以大致计算电池充放电过程中的温度变化,天津MACCOR电池容量测试仪,估计精度有限,但模型计算量小,因此可用于实时的温度估计。一维、二维及三维模型需要使用数值方法对传热微分方程进行求解,对电池进行网格划分,计算电池的温度场分布,同时还需考虑电池结构对传热的影响(结构包括内核、外壳、电解液层等)。一维模型中只考虑电池在一个方向的温度分布,在其他方向视为均匀。
二氧化锰正极在干电池中通称电芯或碳包,它是由二氧化锰、乙快炭黑、固体氯化铵和电解液混合而成。二氧化锰是正极中参与电化学反应的成分,但它的导电性差,故加入石墨和乙快炭黑等导电组分导电组分并不参加成流反应。石墨和乙炔炭黑皆有导电性,而乙块幾黑还有颗粒细,非常疏松,表观密度小的特点,其比表面积和吸湿能力大。加入石墨和乙快炭黑能使电芯中二氧化锰颗粒之间有良好的电子通道,在孔隙中电解液的扩散也比较畅通,从而提高二氧化锰的利用率。一般电芯粉料中二氧化锰含量在80%~89%之间,乙炔炭黑含量一般为10%以上,此外,还加上一定量的一般为干粉量的
17~19%的固体氯化铵以补充成流反应消耗的氯化铵,保持电解液组成恒定。并加入少量氯化锌,以稳定电芯中的水分,并对电芯的pH值起缓冲作用。加水使电芯水分为17%~18%。水是电芯粉料的粘合剂,并保证电芯微孔有良好的导电能力。但在碱性锌锰电池中,正极的粉料是压成圆环状紧贴于筒体内壁通常用片状石为导电材料以缩小体积池容量。增大二氧化锰用量,提高电池容量。 天津MACCOR电池容量测试仪MC16电池电容测试仪,瑞斯新能源欢迎来电咨询。
空气电池
气电池是化学电池的一种。构造原理与干电池相似,所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧。例如有一种空气电池,以锌为阳极,以氢氧化钠为电解液,而阴极是多孔的活性炭,因此能吸附空气中的氧以代替一般干电池中的氧化剂(二氧化锰)。日本正在推进空气镁电池的大容量化研究,该电池的工作原理为通过空气中的氧气和金属镁发生化学反应产生电能。参与的机构包括古河电池、尼康、日产汽车、日本东北大学、宫城县日向市等产业界、学界、方面的11个单位。作为研究的首要任务步,古河电池计划在年内生产出发电量为300瓦的应急电源,用于给手机等充电。日本企业陆续研发大幅提高空气电池使用寿命的技术,使用寿命是有“蓄电池”之称的空气电池的比较大课题。富士通旗下的FDK公司开发的氢-空气燃料电池有望3年后实用化。
干电池的构造及应用炭黑的部位
锌-二氧化锰电池是以锌为负极,二氧化锰为正极,并与适宜的隔膜及电解液组成的一种原电池,目前应用的筒式锌锰电池可分为
四类。
类是传统的勒克朗谢型电池。其正极活性物质是天然二氧化
锰(MnO2含量70%~75%),电池隔膜是淀粉浆糊隔离层,电解液是以N日,C为主体的NH1Cl、2nC2的水溶液,负极是锌简。这种类型的
电池称“糊式锌锰电池”,因为电解液是不流动的,故又称干电池。它
的性能较差,R20型电池的比能量0.08W・h/cm3。
第二类电池称为“高性能电池”。这种电池从1960年开始生产,它与类电池无甚区别,主要是正极活性物质采用了电解二氧化锰
(MnO2含量91%~93%),放电时间是类电池的1.5~2.0倍,R20比量达0.12WV・h/cm³述一类电池的电池表达式可表示为(一) Zn NH4, CI+ZnCl2/MO2
电池反应如下
负极: Zn+2NH4CL-2e→ZN(NH3 )2 Cl2 +2H+
正极:2MnO2+2H+2e→2 MNOOH
电反应Zn+2MnO2+2NH4CL→2MnOOH+Zn(NH3)2CL2↓ 锂电池电池检测厂家武汉格瑞斯。
电池倍率充放电测试一般分为3 种形式,相同倍率充电不同倍率放电、不同倍率充电相同倍率放电和不同的倍率充放电测试。下面以充放电电压窗口为3.0~4.2 V 的扣式电池测试为例进行介绍。
电池连接测试仪器并置于稳态环境中,静置5 min;以0.5 C 电流放电至3.0 V,静置10 min 后以0.5 C 恒流充电至4.2 V,在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止,然后以不同形式进行倍率充放电测试。
相同倍率充电不同倍率放电的实验流程为:静置5 min 后以不同的倍率放电至3.0 V,并记录放电容量,静置10 min 后以0.5 C 恒流充电至4.2 V,在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止。不同倍率充电相同倍率放电的实验流程为:静置5 min 后,以0.5 C 倍率恒流放电至3.0 V,静置10 分钟,然后以不同倍率恒流充电至4.2 V,在4.2 V恒压至电流下降为0.05 C 截止。
不同的倍率充放电的实验流程为:静置5 min后,以不同的倍率恒流放电至3.0 V,静置10 min,然后以相同的倍率(电流)进行恒流充电至4.2 V,在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止。
根据测试形式,改变不同的倍率重复上述某个实验流程,充放电倍率由低到高(一般为0.2 C、0.5 C、1 C、2 C 以及5 C 等更高倍率)。建议相同倍率充放电循环5~10 次。 S4000系列高精度电池测试设备,瑞斯新能源欢迎来电咨询。江苏科研电池中试线供应商
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