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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