我們在動力電池開發(fā)過程中,經(jīng)常會提到OCV(Open circuit voltage),一般叫開路電壓或靜態(tài)電壓。通過近期閱讀的一點兒資料,和大家分享靜態(tài)電壓的一些內(nèi)容。
1.靜態(tài)電壓形成原理
OCV是電池化學(xué)計量窗內(nèi)電池正負(fù)電極電勢的綜合體現(xiàn)。
鋰離子電池工作的動力源自鋰在正負(fù)電極材料中的化學(xué)勢之差。當(dāng)電池處于平衡狀態(tài)時,為了平衡正負(fù)極之間的化學(xué)勢之差,在正負(fù)極之間會產(chǎn)生一個與其化學(xué)勢大小相等、方向相反的電池電勢,這就是電池 OCV 的形成原因。
不同SOC情況下正負(fù)極活性材料的量不同,進而體現(xiàn)出不同的OCV值。
2.靜態(tài)電壓的遲滯
OCV值在電池以一定充放電倍率充電或放電至指定SOC,再靜置一段時間后測量得到。充放電倍率不定,1C或者1/3C,或者更小,這樣極化影響小,靜置時間可縮短;靜置時間根據(jù)研究8-20h以上為宜,實際操作中通常靜置1h。
下圖是一種獲得OCV曲線的方式:
放電OCV曲線獲取步驟
充電OCV曲線獲取步驟
通過測試會發(fā)現(xiàn)充電和放電兩種方式獲得的OCV曲線并不完全重合,比如同樣是獲得80%SOC對應(yīng)的OCV值,從75%充電到80%的值要高于從85%放電到80%的值。
這就是電壓的遲滯。當(dāng)充電結(jié)束,電池電壓慢慢下降,接近OCV值,但會在OCV值之上;當(dāng)放電結(jié)束,電池電壓慢慢上升,接近OCV值,但會在OCV值之下。
電池OCV的遲滯特性曲線
電壓的遲滯主要是因為電池是多粒子系統(tǒng),存在相互影響,相互制約。比如一個人干活想怎么干怎么干,一群人干活就不得不考慮其他人的影響。
電壓的遲滯不止存在全充全放過程,局部充放電同樣存在,局部會形成首尾相連的OCV遲滯特性曲線。
OCV局部遲滯現(xiàn)象
從圖里看,如果是先局部放電,然后充電,獲得的OCV曲線會趨近充電OCV曲線。反之亦然。
如下是一種OCV曲線局部遲滯試驗步驟。現(xiàn)在也有電池廠在測某個SOC的OCV值時采用類似的方法,先放電超過目標(biāo)值一點點,然后小電流回充,再擱置足夠長的時間。
OCV曲線局部遲滯試驗步驟
另外有研究發(fā)現(xiàn),溫度高遲滯現(xiàn)象很小,充放電電流大遲滯也很小。
3.老化對靜態(tài)電壓的影響
隨著電池的老化,電池OCV并沒有明顯的變化。
老化對OCV曲線的影響
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