放電測試模式

充放電測試設備一般使用半導體器件作為通流元件，通過調(diào)整半導體器件的控制信號，可以模擬出恒流，恒壓，恒阻等多種不同特性的負載。鋰離子電池放電測試模式主要包括恒流放電、恒阻放電、恒功率放電等。在各放電模式下還可以分出連續(xù)放電和間隔放電，其中根據(jù)時間的長短，間隔放電又可以分為間歇放電和脈沖放電。放電測試時，電池根據(jù)設定的模式進行放電，達到設定的條件后停止放電，放電截止條件包括設定電壓截止、設定時間截止、設定容量截止，設定負電壓梯度截止等。電池放電電壓的變化與放電制度有關，即放電曲線的變化還受放電制度的影響，包括：放電電流，放電溫度，放電終止電壓;間歇還是連續(xù)放電。放電電流越大，工作電壓下降越快;隨放電溫度的增加，放電曲線變化較平緩。

(1)恒流放電

恒流放電時，設定電流值，然后通過調(diào)節(jié)數(shù)控恒流源來達到這一電流值，從而實現(xiàn)電池的恒流放電，同時采集電池的端電壓的變化，用來檢測電池的放電特性。恒流放電是放電電流不變，但是電池電壓持續(xù)下降，所以功率持續(xù)下降的放電。圖5就是鋰離子電池恒流放電的電壓和電流曲線。由于用恒電流放電，時間坐標軸很容易轉(zhuǎn)換為容量(電流與時間的乘積)坐標軸。圖8是恒流放電時電壓-容量曲線。恒流放電是鋰離子電池測試中最常使用的放電方式。

圖8不同倍率下的恒流恒壓充電、恒流放電曲線(來源于參考文獻)

(2)恒功率放電

恒功率放電時，首先設定恒功率的功率值P，并采集電池的輸出電壓U。在放電過程中，要求P恒定不變，但是U是不斷變化的，所以需要根據(jù)公式I=P/U不斷地調(diào)節(jié)數(shù)控恒流源的電流I以達到恒功率放電的目的。保持放電功率不變，因放電過程中電池的電壓持續(xù)下降，所以恒功率放電中電流是持續(xù)上升的。由于用恒功率放電，時間坐標軸很容易轉(zhuǎn)換為能量(功率與時間的乘積)坐標軸。圖9是鋰離子電池典型的恒功率充、放電曲線。

圖9不同倍率下的恒功率充、放電曲線

恒流放電和恒功率放電對比

圖10不同倍率下的(a)充放電容量圖;(b)充放電曲線圖

圖10是磷酸鐵鋰電池兩種模式下不同倍率充放電測試結(jié)果。根據(jù)圖10(a)的容量曲線，恒流模式下隨著充放電電流的增大，電池實際充放電容量均逐漸變小但變化幅度相對較小。恒功率模式下電池的實際充放電容量也隨功率的增加而逐漸減小，且倍率越大，容量衰減越快。1h率放電容量較恒流模式為低。同時，當充放電倍率低于5h率時，恒功率條件下電池容量較高，而高于5h率時則恒流條件下電池容量較高。

從圖10(b)所示的容量-電壓曲線可以看出，在低倍率條件下，磷酸鐵鋰電池兩種模式容量-電壓曲線接近，且充放電電壓平臺變化不大，但在高倍率條件下，恒流-恒壓模式的恒壓時間明顯加長，且充電電壓平臺明顯升高，放電電壓平臺明顯降低。

(3)恒阻放電

恒阻放電時，首先設定恒定的電阻值R，采集電池的輸出電壓U，在放電過程中，要求R恒定不變，但是U是不斷變化的，所以需要根據(jù)公式I=U/R不斷地調(diào)節(jié)數(shù)控恒流源的電流I值以達到恒電阻放電的目的。電池的電壓在放電過程是一直在下降的，電阻不變，所以放電電流I也是一個下降的過程。

(4)連續(xù)放電、間歇放電和脈沖放電

電池在恒電流、恒功率和恒電阻三種方式下放電的同時，利用定時功能以實現(xiàn)連續(xù)放電、間歇放電和脈沖放電的控制。圖11是典型脈沖充放電測試的電流曲線和電壓曲線。

圖11典型脈沖充放電測試的電流曲線和電壓曲線