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锂离子电池的检测

2017-08-19


同其他蓄电池一样,锂离子电池在出厂前必须进行化成、检测,以及分选分类。

锂离子电池的化成主要有两方面的作用:一是使电池中的活性物质借助于第一次充电转成具有正常电化学作用的物质;二是使电极主要是负极表面生成有效的钝化膜(SEI膜),以防止负极自发与电解液发生反应,同时使活性物质与电解质之间有良好的接触。一般而言,每一个生产厂家有自己的化成条件,各电池制造商除将材料及制造过程列为机密外,化成条件也被列为各公司制造电池的重要机密。电池化成期间,最初的几次充放电会因为电池的不可逆反应使得电池的放电容量在初期有所减少,待电化学状态稳定后,电池容量趋于稳定,因此有些化成程序包含多次充放电循环,以达到稳定电池的目的。    

对所有锂离子电池来说,控制充电过程非常重要,通常先以恒定电流进行,待电池充电电压达设置值时,再以恒压方式进行充电。当锂离子电池在不适宜的截止电压恒压充电时,极易影响循环寿命,甚至使电解液分解而造成危险,因此不能使用镍镉、镍氢电池所通用的定电流充电法。由于锂离子电池充电通常要使用恒压充电法,因此充电的截止电压必须进行精确控制。

锂离子电池的检测过程主要包括五个阶段:恒流充电阶段、恒压充电阶段、充放电间隔阶段、放电阶段及周期间隔阶段等。在恒流充电阶段,有充电峰值电压限定恒流充电终点。     

当电池电压达到上限4.1V或4.2V时,恒流充电阶段即告结束,电池进行下一阶段即恒压充电阶段。恒压充电是指在保持电池两端电压不变的情况下对电池充电,在这一阶段,充电电流以逐渐减小直至为零的方式将电池充满。在充放电间隔阶段,电池处于自放电状态。放电阶段是电池检测和分选的关键阶段,电池的容量就是在这一阶段计算出来的,即通过放电电流与放电时间的乘积得到。电池上架化成之前及下架后都需要测量电池阻抗值,待测试后,此数据合并电池容量值以供电池分选之用。一般情况下,电池阻抗越低,电池性能越好,整体表现越佳。 

电池的化成和分选非常重要,特别是锂离子电池在应用过程中,经常是多节电池的并联、串联或两者结合。化成好的电池按一定规律进行分选,如根据放电容量或根据放电曲线进行分类,将电池性能相近的分成一类组装成电池组,可保证电池能良好地运行。