1. 鋰離子電池介紹

1.1 荷電狀態(tài) (State-Of-Charge；SOC)

荷電狀態(tài)可定義為電池中可用電能的狀態(tài)，通常以百分比來(lái)表示。因為可用電能會(huì )因充放電電流，溫度及老化現象而有不同，所以荷電狀態(tài)的定義也區分為兩種：絕對荷電狀態(tài)(Absolute State-Of-Charge；ASOC)及相對荷電狀態(tài)(Relative State-Of-Charge；RSOC)。通常相對荷電狀態(tài)的范圍是 0% - 100%，而電池完全充電時(shí)是 100%，完全放電時(shí)是0%。絕對荷電狀態(tài)則是一個(gè)當電池制造完成時(shí)，根據所設計的固定容量值所計算出來(lái)的的參考值。一個(gè)全新完全充電電池的絕對荷電狀態(tài)是100%；而老化的電池即便完全充電，在不同充放電情況中也無(wú)法到100%。

下圖顯示不同放電率下電壓與電池容量的關(guān)系。放電率愈高，電池容量愈低。溫度低時(shí)，電池容量也會(huì )降低。

圖一、不同放電率及溫度下電壓與容量之關(guān)系

1.2 最高充電電壓 (Max Charging Voltage)

最高充電電壓和電池的化學(xué)成分與特性有關(guān)。鋰電池的充電電壓通常是4.2V 和 4.35V，而若陰極、陽(yáng)極材料不同電壓值也會(huì )有所不同。

1.3 完全充電 (Fully Charged)

當電池電壓與最高充電電壓差小于100mV，且充電電流降低至C/10，電池可視為完全充電。電池特性不同，完全充電條件也有所不同。

下圖所顯示為一典型的鋰電池充電特性曲線(xiàn)。當電池電壓等于最高充電電壓，且充電電流降低至C/10，電池即視為完全充電。

圖二、鋰電池充電特性曲線(xiàn)

1.4 最低放電電壓 (Mini Discharging Voltage)

最低放電電壓可用截止放電電壓來(lái)定義，通常即是荷電狀態(tài)為0%時(shí)的電壓。此電壓值不是一固定值，而是隨著(zhù)負載、溫度、老化程度或其他而改變。

1.5 完全放電 (Fully Discharge)

當電池電壓小于或等于最低放電電壓時(shí)，可稱(chēng)為完全放電。

1.6 充放電率 (C-Rate)

充放電率是充放電電流相對于電池容量的一種表示。例如，若用1C來(lái)放電一小時(shí)之后，理想的話(huà)，電池就會(huì )完全放電。不同充放電率會(huì )造成不同的可用容量。通常，充放電率愈大，可用容量愈小。

1.7 循環(huán)壽命

循環(huán)次數是當一個(gè)電池所經(jīng)歷完整充放電的次數，是可由實(shí)際放電容量與設計容量來(lái)估計。每當累積的放電容量等于設計容量時(shí)，則循環(huán)次數一次。通常在500次充放電循環(huán)后，完全充電的電池容量約會(huì )下降10% ~ 20%。

圖三、循環(huán)次數與電池容量的關(guān)系

1.8 自放電 (Self-Discharge)

所有電池的自放電都會(huì )隨著(zhù)溫度上升而增加。自放電基本上不是制造上的瑕疵，而是電池本身特性。然而制造過(guò)程中不當的處理也會(huì )造成自放電的增加。通常電池溫度每增加10°C，自放電率即倍增。鋰離子電池每個(gè)月自放電量約為1~2%，而各類(lèi)鎳系電池則為每月10~15%自放電量。

圖四、鋰電池自放電率在不同溫度下的表現