鋰離子電池中有哪些基本術語和概念？

課題需要了解一些鋰離子電池方面的內容。想從鋰離子電池的一些基本概念和術語開始。請大家賜教。

小小總結了一下，暫時總結出了一下這一些吧:

兩極間的電位差稱為電池的電壓。鋰離子電池的電壓主要包括額定電壓、開路電壓、工作電壓和終止電壓等。

（1）額定電壓是標稱值，屬於理論電壓，代表設計電壓。理論電壓是電池電壓的最高限度，不同的材料的電池理論電壓是不同的。

（2）開路電壓指開路電壓是指電池無電流通過時正負極之間的電位差，也就是指的是電池沒有工作時候正負極兩端的電壓。例如鋰離子電池的開路電壓一般在3V左右，鈉離子電池會在3V以下。

（3）工作電壓指的是電池在工作時候的兩端電壓，也就是電池的實際電壓。一般實際電壓壓小於開路電壓，因為電池在工作的時候需要克服極化和電池內部電阻。

（4）終止電壓：終止電壓指的是電池在充電或者放電的過程中所規定的最高充電電壓和最低放電電壓。如果電壓低於放電終止電壓後電池繼續放電,電池兩端電壓會迅速下降，形成深度放電，這樣極板上形成的生成物在正常充電時就不易再恢復，從而影響電池的壽命。

鋰離子電池為什麼會出現電壓平台？

吉布斯相律，兩相反應時自由度為0，化學勢不變，有電壓平台

電壓平台分為兩種定義：

1、 在放電曲線的兩個拐點電壓的中間值。如第一個拐點為3.8V，第二個拐點為3.6V，那麼，其放電平台為3.7V，或者表示為該電池的放電平台為3.6V～3.8V，用範圍值來表示。

2 、 50%DOD時的電壓值，也叫中值電壓。

本材料為富鋰錳基材料的第五次充放電的數值

找出電壓平台最簡便的方法：採用某電電池測試系統進行測試，找到裡面的中值電壓，這個中值電壓差不多就是電壓平台的中間值。

本材料為富鋰錳基材料的第五次充放電的數值

容量指的是在一定的放電條件下從電池獲得的電量。根據不同的條件分為理論容量，實際容量和額定容量。

（1）理論容量指的是活性物質全部參加電池反應所給出的電量。

法拉第定律被指出：電極上參加反應的物質的量與通過的電量成正比。

（2）實際容量指的是在一定的電流下，電池實際的放出的電量。

（3）額定容量是指設計和製造電池時，規定或保證電池在一定的放電條件下應該放出的最低限度的電量

比容量指的是單位質量或者單位體的電池（活性材料）給出的容量。常常用作不同電池的比較。

舉例：

計算磷酸鐵鋰（LiFePO4）的理論比容量n=1,M=158 g/mol

電池的能量是指電池在一定條件下對外做功所輸出的電能，其單位通常用瓦時（W·h）表示。

（1）理論能量指的是電池在平衡狀態下，活性物質的利用率為100%，此時的放電容量為理論容量，在此條件下電池所輸出的能量為理論能量。

WO=COE?

（2）理論比能量是指單位質量或者單位體積的電池所給出的能量，也稱為能量密度。

計算C6/ LiFePO4電池的理論比容量和理論比容量(1000g LiFePO4)

C_"LiFePO4" =m/M×n_e×26.8A?h=1/158×1×26.8×1000=169.6

每安時電量需要5.60 g的活性物質

同理算的C6=372 mAh ? g-1

每安時需要2.69 g 活性物質

電池的理論比容量：

通過上面的計算得出C6/ LiFePO4需要8.29 g的活性物質，

因此理論比容量為1A·h/8.29g=0.1206A·h·g-1

電池的理論比能量（能量密度）

W=0.1206A·h·g-1 × 1000 g × 3.4V(電壓平台)=410.13 W·h

因此該電池的能量密度為410.13

（1）電池的功率指的是在一定的放電制度下，單位時間內輸出的能量，單位為W或Kw。而單位質量或者單位體積的電池輸出的功率為比功率，單位為W·Kg-1或W·L-1。 P=IE

（2）充放電速率一般採用小時或者倍率來表示。小時率是指電池按照一定的電流放完額定的容量所需要的小時數。而倍率是指電池在規定的時間內放出額定容量時所需的電流值。（小時率和倍率或為倒數 C=1/h）

舉例：2 A·h的電池在0.1 C下的倍率需要10個小時放完額定的容量。

如果按照0.2 A的電流來放電(10個小時結束放電,C=1/h=1/10=0.1C)，則放點的倍率是0.1C

（3）放電深度常用DOD (depth of discharge ) 來表示，是放電程度的一種度量，它體現了參與反應的活性材料的所佔的比例。

（4）庫倫效率是指在一定的充放電條件下放電放出來的電荷與充電充入的電荷的百分比。

正負極材料測試時要注意先充電還是先放電

電壓平台、功率密度（比功率）、能量密度（比能量）三者在實際應用中的意義

電壓平台指的是電池在一定充放電範圍內電壓保持穩定的一個區間，從充放電曲線可以看出來，一般電池用在車上的時候，使用時會用到大電流充放電達到一定的功率讓車啟動起來，因為發動機是需要一定功率來啟動，這就是功率密度的意義，能量密度的意義在於單位體積（質量）內可以存儲的能量，實際使用時，代表著車的續航里程

參考書籍：《鋰離子電池三元材料-工藝技術及生產應用》-化學工業出版社

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