实验一电池的充放电性能测试实验
实验一：电池充放电性能测试实验
1.目的和要求
2、掌握镍氢电池、锂离子电池充放电性能测试方法；
3、了解镍氢电池和锂离子电池的充放电特性，学会通过充放电性能测试来评估镍氢电池和锂离子电池。
1.实验原理
（1）镍氢电池以氧化镍为正极，以储氢金属为负极，以碱性溶液（主要是氢氧化钾）为负极。
用电解质制成的电池。这种电池是早期镍镉电池的替代品。与镍镉电池相比，镍氢电池
该电池还有一个更引人注目的优势。它大大降低了镍镉电池中存在的“记忆效应”，这使得镍氢电池
使用更方便，循环寿命更长。此外，镍氢电池还具有容量高、深度放电、
具有耐过充过放、充电时间短等明显优点，其反应式如下：
标称电池电压：1.2V
标称电池电压：1.2V
（2）锂离子二次电池的充放电原理：充电时，锂离子从正极材料晶格中脱出，通过
电解质随即嵌入到负极材料晶格中；放电时，锂离子从负极材料晶格中释放出来，穿过电解质。
锂离子嵌入正极材料晶格后，在正极和负极之间来回移动，形成摇椅状。
电池（或浓差电池）的电化学反应可表示为
上述反应式中，M代表金属原子。
由于锂离子二次电池只涉及锂离子的充电和放电，而不涉及金属锂，因此不会形成锂枝晶。
从而解决了二次锂电池的循环性和安全性问题。
（3）电池容量的基本概念
电池的容量是指在一定的放电条件下，电池所能获得的电量，单位通常为安培小时（A·h）。
表示。电池容量分为理论容量、实际容量、额定容量。
理论容量（
C):理论容量是假定电池中所有活性物质都参与形成电流的反应，给出的电量。
计算公式为：
锂锰氧化物
李
1-
莫
+δ锂
+δe
正极反应：
δ
负极反应：
碳+锂
+δe
李
δ
锂锰氧化物
+nCLi
1-
莫
+锂碳
电池反应：
δ
δ
26.8()
哦
毫安时
MK
26.8
公斤
公式中的 m
为活性物质完全反应时的质量，M为活性物质的分子量，n为活性物质完全反应时的质量。
获得或失去的电子数，K是活性物质的电化学当量。
实际容量（C）：实际容量是指在一定的放电条件下，电池实际放出的电量。
计算公式为：
CIT
，其中I是放电电流，T是从放电到终止电压的时间。
额定容量（C额定值）：额定容量是指电池设计、制造时所规定的容量，以保证电池在一定的条件下能放电。
在一定条件下应放出的最小电量。
放电率：放电率是指电池放电的速度，通常以“小时率”和“倍数”来表示。
电池放电至额定容量所需的小时数。放电率是指电池在规定时间内能够放电的电量。
例如某电池额定容量为3A·h，以0.6A电流放电，则小时率为3Ah/0.6A=5h，该电池称为
放电率为5小时，若规定电池的放电时间为5小时，则所需放电电流为3A·h/5h=0.6A。
此时，电池的放电速度为0.2C，即
C。
二、主要仪器设备及药品
二次电池性能测试装置、镍氢电池、锂离子电池等。
3.实验
测试电池充放电性能的设备有很多，例如武汉力星、广州擎天、信威尔等都开发了相关的
本次实验采用二次电池性能测试仪对镍氢电池和锂离子电池的性能进行测试。
充放电性能测试。
镍氢电池充放电性能测试
1、检查电路连接，清洁二次电池性能测试仪夹具和被测试的电池，正确安装电池。
2、打开测试仪，启动相应计算机，调用测试程序。
3、实时文件参数设置。根据电池安装组号，在“数据制作”窗口中正确设置实时数据文件。
例如，可以通过日期和选定的组号来识别实时文件。
该速率取决于充电和放电速率。例如，当以1C的电流速率充电和放电时，可以设置每30秒进行一次电压采样。
4、群组设置。进入“群组设置”窗口，根据已知信息正确设置“电池信息”、“编程”和“操作”。
本次实验我们采用1C、2C速率电流进行充电、放电测试。
充电和放电系统包括：
1C充放电性能测试1C放电至1.0V；
1C充电，在t=72min或-△V=15mV时终止；
暂停5分钟；
1C放电至1.0V。
2C充放电性能测试2C放电至1.0V；
2C充电，在t=36min或-△V=15mV时终止充电；
暂停5分钟；
2C放电至1.0V。
5、通过“数据制作”动态窗口观察充电、放电过程中电池电压的变化。
6、图形编辑。进入“图形编辑”窗口，打开相应的实时数据文件进行图形编辑。打印或
输出相关数据或曲线。
数据处理：根据得到的数据和曲线确定电池充电电压、容量、放电中位电压等参数。
B锂离子电池充放电性能测试
1、检查电路连接，清洁二次电池性能测试仪夹具和被测试的电池，正确安装电池。
2、打开测试仪，启动相应计算机，调用测试程序。
3、开始通道及参数设置。根据电池安装的通道号和设计的充放电系统设置参数。
1C充放电性能测试1C放电至2.7V；
1C恒流充电至4.2V后，再以4.2V恒压充电，直至电流达10mAh；
暂停5分钟；
1C放电至2.7V。
2C充放电性能测试2C放电至2.7V；
2C恒流充电至4.2V后，4.2V恒压充电至电流为10mAh；
暂停5分钟；
2C 放电至 2.7 V。
4、通过动态观察窗观察电池电压的变化。
5、使用上传数据窗口传输所需数据，并观察充放电曲线。
6、打印数据及相关曲线并终止测试。
数据处理：根据得到的数据和曲线确定电池容量和放电中点电压。
IV. 结果
制作以下图表并解释结果
（1）电池充放电曲线
五、讨论
1、比较不同节数的镍氢电池及相同节数的电池在不同充放电倍率下的充放电性能。
确定放电参数并在此基础上进行初步评估。
2、分析讨论充电和放电过程中各条曲线的物理意义。
3、分析比较镍氢电池与锂离子电池充放电测试方法及测试曲线的特点。