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电池组产生奇数电压的原因

电池是一种电化学装置,当将不同属性的金属放入电解质中时产生电压。作为电化学反应的一部分而产生的开路电压(OCV)随着所使用的金属和电解质而变化。

施加电荷或放电将电池置于闭路电压(CCV)条件。充电会提高电压,放电会降低电压(就像橡皮筋效应),负载和充电下的电压特性由电流和内部电池电阻决定。低电阻在负载或电荷下产生低波动;高电阻会导致电压过度摆动。充电和放电时,全电压稳定需要长达24小时,温度也起作用;?低温会降低电压,但热量会升高。生产电池商也是通过分配标称电压对电池进行评级,除少数例外情况外,这些电压遵循约定的惯例。以下是最常见电池的标称电压。

铅酸电池

铅酸的标称电压为每个电池2伏,但是当测量开路电压时,充电和休息电池的OCV应为2.1V /电池。保持铅酸远低于2.1V /电池将导致硫酸化的累积。在浮充电时,铅酸约为2.25V /电池,在正常充电期间更高。

镍基电池

在消费类应用中,镍镉电池和镍氢电池的额定电压为1.20V / cell;工业、航空和军用电池坚持原来的1.25V。1.20V和1.25V电池之间没有区别;标记只是偏好。

锂离子电池

锂离子的标称电压为3.60V /电池。一些电池制造商将其锂离子电池标记为3.70V /电池或更高。这提供了营销优势,因为较高的电压可以提高纸上的瓦特小时数(电压乘以电流等于瓦特)。当连接三个和四个串联电池而不是更熟悉的10.80V和14.40V时,3.70V /电池额定值也会产生11.1V和14.8V。对于大多数锂离子系统来说,设备制造商坚持使用3.60V的标称电池电压作为电源。

更高的电压是如何变动

标称电压是阳极和阴极材料以及阻抗的函数。电压计算包括测量从4.20V 的电池完全充电到具有0.5C负载的3.0V 的电池截止的中间点。对于Li-钴,中间点约为3.60V。在具有较低内阻的Li-锰上进行相同的扫描,得到约3.70V的平均电压。大家要注意,较高的电压通常是任意设定的,并且不影响便携式设备的操作或充电器的设置。但也有例外。

一些具有LCO结构的锂离子电池具有表面涂层和电解质添加剂,可增加标称电池电压并允许更高的充电电压。为了获得满容量,必须相应地设置这些电池的充电截止电压。下图显示了典型的电压设置。

电池图表

钴基锂离子电池的电压。必须正确设置充电结束电压才能达到容量增益。

更高充电电压的锂离子电池的循环寿命比普通锂离子电池短,由于这些电池主要用于消费产品,因此寿命可以与过时相协调,从而缩短电池寿命。由于获得了Wh(Ah x V),因此运行时间更长。所有细胞必须符合监管标准并且是安全的。

注意,磷酸盐基锂离子的标称电池电压为3.20V和3.30V;?钛酸锂为2.40V。这种电压差使得这些化学物质在电池计数和充电算法方面与常规锂离子不相容。

 

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