電池名詞大綱 (V)
電池充放電
End-Of-Life (EOL)
電池滿足特定故障標準的階段(例如:電量 和/或 電功率劣化)
意即當使用 Reference Performance Test (RPT) 測量時,
電池、電池模組的凈輸送電量小於其額定容量的 80%;
或者當放電深度為 80% 時,峰值功率小於其額定功率的 80%(可藉由峰值功率量測確定其值)
放電曲線
電池的通用特性曲線
意即當作為電荷 Q、SoC、DoD、時間 t 的函數時,
其中一個電極電位 E 或電池電壓 U 的變化
下圖顯示電池在恆電流放電期間,正極電位的變化
Eth = 當電池充滿電的熱力學正極電位
若有帶電物質依線性限制插入,則可類比此曲線
圖中的電位平線區 (potential plateau)可用於定義標稱電位 (nominal potential)
若在電池端上進行測量,綠色虛線即為標稱電壓 (nominal voltage)
拉貢曲線 Ragone plot
在電池放電時,電量比和連續功率比的對應圖
起初被定義為替特定技術格排列高功率和高電量的一組曲線
State of Charge (SoC)
電池中剩餘電量除以電池可提供的最大電荷比率,以百分比表示:
- Q0-電池初始電量 (Ah or mAh)
- Q-供給電池的電量 (Ah or mAh)
- Qmax-電池最大可用電量 (Ah or mAh)
- SoC0-電池的初始 SoC
若為全新電池,則 Qmax = Cr、Q0 = 0.5 Qmax
若將電池充滿電,則 Q0 = Qmax、SoC0 = 100 %
左上和右上圖分別為在放/充電期間,影響 SoC 數值的各項變數;
由此可證,Q 在放電期間為負,在充電期間為正
State of Health (SoH)
電池最大電量與額定容量的比值,以百分比表示:
上圖為影響 SoH 數值的各項變數
循環
循環
從第一次充放電開始到下一次充放電開始的時間區間,
其中所述區間包括放電時間、開路電位時間和充電時間
須指定與每個循環相關的電池放電度(或電量百分比)
綠色 | 放電→充電 循環 |
粉紅色 | 充電→放電 循環 |
充電和放電的電位限值分別為 4.2 V 和 3 V |
可循環性
二次電池用以維持其初始電量 過充/過放電 的循環
可透過繪製作為循環數函數的庫倫效率圖來計算其值
循環數 Cycle life
在一般充放電機制下,電池在達到其標準壽命前,可經歷的循環次數
每循環皆符合充放電終止標準,即為電池的放電深度 DoD
負載循環 Duty cycle (D)
電子產品領域
在電子學領域,則為方波信號,
即脈衝持續時間或脈衝寬度 PW(以 s 為單位)與信號週期 T(以 s 為單位)的比值
D=PW/T
電池測試領域
電池當前使用模式,需計算電池的總電荷消耗
例如:攜帶型通訊設備使用一小時的電池,其負載循環如下表:
待機模式 | 接收模式 | 傳輸模式 | |
時間百分比 / % | 80 | 10 | 10 |
電流消耗 / mA | 10 | 6 | 325 |
電荷消耗 / mAh | 8 | 6.2 | 32.5 |
每小時損失電量為 8 + 6.2 + 32.5 = 46.7 mAh
再以 A123 系統的 ANR26650M1-B 電池為例,其最小額定電量為 2400 mAh
意即其可在[ (1−0.2) 2400]/46.7 ≈ 41h 內達到其電量的 20%
循環伏安法 (CV)
!注意:不要與恆壓 Constant Voltage 搞混!
其中包括:
重覆性的掃描電極電位 Ewe、時間介於兩個限制電位之間 (vertices 或 vertex potentials, aka E1 & E2),
並直接記錄,繪製成 I − E 曲線電位隨時間產生線性變化(施加的信號即為電壓掃描),
掃描速率 v 範圍為 10 mV / s 至約 1000 V / s
初始和最終電位值 (Ei & Ef) 與兩個頂點不同,
通常可使用最低至 0.1 mV/ S 的掃描速率
可單獨研究電極反應,但需配有第三個電極
資料來源:BioLogic Learning Center – Battery science: Interactive glossary of terms
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