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記錄上課內容 “鋰電池管理及健康狀態估測”

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20170411	第一版

電池

電池分類

依材料來源：
化學電池/物理電池/生物電池
鋰離子電池為化學電池
內部含有電解液,因此環境溫度會影響，離子的傳導

來源：EETALK——与大家一起聊聊电池分类与基本概念

化學電池分類

一次電池：如乾電池，只能使用一次，無法充電再使用
二次電池：如鋰離子電池，可以充電再次使用

來源：EETALK——与大家一起聊聊电池分类与基本概念

汽車使用用的電池為：鉛酸電池
來源：探究我國能源科技之發展研究-以燃料電池為例

鋰電池發展沿革

時間	項目
1859年	第一個可充電的鉛酸電池產生
1887年	碳鋅電池
1899年	鎳鎘電池
1980年	鎳氫電池
1990年	鋰離子電池

來源：鋰電池效能決定電動車普及速度 - 光電科技工業協進會

各類電池特性比較

以目前鋰離子電池的能量密度(wh/kg)為最高

來源：鋰電池效能決定電動車普及速度 - 光電科技工業協進會

電池專有名詞

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Nominal Capacity	公稱電容量 (mAH)
	電池組在特性上賦予的目標電容量
Nominal Voltage	公稱電壓 (V)
	電池組在特性上賦予的額定電壓(由化學系統決定)
瓦時	wh = V x Ah
Midpoint Voltage	中點電壓
	在完全充飽電狀態的電壓與終點電壓之間的平均值
Close-Circuit Voltage	CCV 閉路電壓
	即有實際加上負載，量測到的電壓
Open-Circuit Voltage	開路電壓OCV
	即無加負載，用三用電表量測(這個不準)
	(電池需要加上負載才會有化學反應，此時量測到的電壓才準)
End Voltag	終止電壓
	用以完結電池放電過程之設定電壓，也稱為截止電壓
Capacity	電容量
	完全充飽電池可放出之總安培小時(Ah)
Capacity Decay	電容量衰退
	當充放電循環過多次之後，二次電池電容量會逐漸消失之現象
	由於製造過程不良，在使用多次後內部電阻一直上升，可使用的容量就會下降
Capacity Retention	殘餘電容量
	完全充電之電池在儲存一段時間後，於特定之放電速率下，可獲得之部分電容量
	高溫環境下，易形成電池自放(即產生自放迴路)
Working Voltag	工作電壓
	受環境溫度影響(即產生不同平台電壓) , 受放電電流影響(即放電曲線)
Rated Capacity	額定電容量
	電池組在特定條件下(如充放電速率，終止電壓，溫)，所能輸出安培小時數
Watt-hour Capacity	瓦特小時電容量
	即工作電壓x伏安時
Watt-hour Efficiency	瓦特小時效率
	ex. 放電產生1度(此時產生內阻抗),若在充電到飽此時需要1.2度 (就產生所謂的效率問題)
Weight Energy Density	重畫能量密度 (Wh/kg)
	以汽車為例，需要重量輕但容量大，目前最大250Wh/kg
Volum Energy Density	体積能量密度(Wh/L)
	以手機電池為例就需要，体積小但容量大，目前最大安全值為600Wh/L
Charget	充電 , 即電能變化學能儲在電池裡
C Rate	C RATE來推估充放電時間，即(時間xCRate=1)
	1小時充飽就是1C, 若電池規格說可以10C充電，表示0.1小時可以充飽
Short	短路
	內部短路：即內部材料產生異常造成
	外部短路：即外部電料造成

鉛酸電池-26A19L(12N24-3)規格

來源：鉛酸電池-26A19L(12N24-3)規格

LIR18650 Datasheet

來源：Battery Model : LIR18650 2600mAh

容量

指電池能放出的電氣量, 即放電電流(A)和放電時間(H)的乘積來表示
實際上已充電的電池在一定的電流和終止電壓時，可表示
電容量 = 放電電流(A)x放電終止電壓為止的時間(H)
Ah(安培小時)
mAh(毫安培小時)
來源：電池與充電機

以50Ah的蓄電池而言，可以5A的電流放電10小時
瓦時
18650 3.7V x 2500mAH / 1000 = 9.25wAh (即9瓦時)
REC10-12Vx10Ax(1/6) = 20wAh (即20瓦時)

鉛酸電池電池容量表示

密閉式鉛酸電池的額定容量是以20 小時放電率(20HR)來訂定
放電率以C/T 表示，C 為該電池之額定容量，T 為放電時間
ex. 容量為10Ah，放電率=C/20=10aH/20H，即 0.5A，作定電流放電可達20 小時
以20HR的放電率而言，即10Ah容量的電池，可以使用0.5A放20個小時

以額定容量10Ah為例子：
20HR的放電率而言，即10Ah容量的電池，可以使用0.5A放20個小時
10HR的放電率而言，此時容量會下降為95%，即(10aHx0.95/10H = 0.9A)，可以使用0.9A的放10個小時
5HR的放電率而言，此時容量會下降為85%，即(10aHx0.85/5H = 1.7A)，可以使用1.7A的放5個小時

來源：電池與充電機

在高溫環境下，電解液裡離子活動力比較強，因此可以產生比較多的容量
在低層環境上，電解液裡離子活動力比較小，因此產生比較小的容量
(存放電池最好放在溫度低的地方)

荷電狀態(State-Of-Change, SOC)

荷電狀態可定義為電池中可用電能的狀態,通常以百分比來表示
通常相對荷電狀態的範圍是 0% - 100%,而電池完全充電時是 100%,完全放電時是 0%
放電率愈高,電池容量愈低。溫度低時,電池容量也會降低

來源：鋰離子電池及電池電量計介紹

鋰離子二次電池組件

來源：鋰電池發爐

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負極	MCMB(球型) 、石墨(人工/天然)、石墨+SI
正極	LiCoO2(手機)、 LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4、NCM
	NCA (LiNiCoALO2，3元)
基材	銅箔(用於負極)、鋁箔(用於正極)
電解液	鹽類 - LiPF6, LiBF4, LiC104
	溶劑 - EC, PC, DEC, DMC, EMC
黏著劑	PVDF, SBR
	黏著劑目地: 是為了把正極材料黏到銅箔
助導劑	碳黑、石墨
	助導劑目地: 由於黏著劑導電性不好，提供導電性