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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 咨询锂电材料测试时的基本流程和基本参数设置
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2010211119

金虫 (小有名气)

[求助] 咨询锂电材料测试时的基本流程和基本参数设置 已有1人参与

以前是搞电容器的，对锂电基本不懂。虽然最近尝试看了些锂电的文献，但终究只是纸上谈兵。在没有实验作为基础的情况下，有些地方始终感到困惑，尤其是在锂电电化学测试的细节上........
比如：
1 通过充放电计算容量的公式是Capacity= I t / m 对吧？你们测充放电性能时，是跟电容器一样，设置电流密度吗？然后依据仪器显示出的放电时间得出容量的吗？比如：活性材料质量 1 mg，设置电流大小 0.2 mA （那么，当然，此时电流密度为 200 mA/g）, 然后测试发现电池放电5 h。所以我们就说电池在200 mA/g的电流密度下，容量为1000 mAh/g 。是这样讲吗？
2 关于放电倍率，很多文章给出 0.2C，0.5C，1C，2C，5C 下的容量。我知道，1C就是一小时放完电，2C就是0.5小时放完电，0.5C就是2h放完电。可是这给我一种很奇怪的感觉，似乎你们在做充放电测试时，输入的参数不是电流，而是时间。似乎是在命令仪器在1小时的时间里把这块电极的电放完，或者2小时放完，或者0.5小时放完。好奇怪，在不知道这块电池充放电性能的情况下，能做到这样吗？能在想要的时间内把电池的电准确地放完吗？

我感觉自己一定是在某个最简单的地方想错了，可能是受以前测电容器经验的影响，所以想麻烦做锂电的各位，能否回答一下，我这两个浅陋的问题，并详细地讲解一下测试的流程，和每一项测试的参数设置（尤其是充放电测试和倍率性能测试）。

PS：我目前接触不到锂电测试的实验设备，不然肯定早就动手了。在只能通过看文献来了解锂电的情况下，有些问题确实想不明白....请各位不要嘲笑
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1楼 2016-03-15 01:58:52
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solosoull

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
2010211119: 金币+20, ★★★很有帮助 2016-03-15 16:53:07
1.容量的单位是mAh，比容量的单位是mAh/g，加入你电池里含有1mg的物质，以0.2mA的电流放电到截止电压用了5h，电池的容量是Capacity=0.2*5=1mAh，电池的比容量是Specific Capacity=1mAh/1mg=1000mAh/g。C=It，I是指电流，而非电流密度，所以第一个问题应该是：电池在200mA/g的电流密度下放电容量为1mAh或者电池在200mA/g的 电流密度下材料的比容量为1000mah/g.
2.充放电数据是用蓝电或者新威电池测试仪来测的，输入的可以是时间，也可以是电流，倍率性能C的说法是相对于根据活性物质的多少计算出来，比如说一块1000mAh的电池要测试，1C代表1小时放完电，你可以输入1h，可是一般是输入电流值，要想一小时放完，就设置放电电流为1000ma即可，以此类推
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2楼2016-03-15 12:19:24
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2010211119

金虫 (小有名气)
引用回帖:
5楼: Originally posted by solosoull at 2016-03-15 14:36:38
实验室做的电池一般是用恒电流充放电的，所以输入的是电流值，比如你做的是磷酸铁锂，理论比容量是170mAh/g，你将它做成扣式电池测试，天平称出一块极片上的活性物质的量为5mg，那么这个电池的容量是170*0.005mah， ...

这样啊......这引出我另一个问题：原来你们测试1C，2C，0.5C等等的充放电时，是以理论容量而不是以实际容量作为参考啊。难怪我看锂硫电池的文献时，上面写1C=1670mA/g，原来正是因为锂硫电池的理论容量是1670mAh/g，是这样吗？
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6楼2016-03-15 15:52:23
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solosoull

木虫 (正式写手)
引用回帖:
8楼: Originally posted by 2010211119 at 2016-03-15 17:07:18
谢谢啦，不过还是有不明白的地方呢。假设某种新材料，测其放电倍率性能时, 以实际容量作为参考。
那么问题来了，这个材料在不同的电流密度下的比容量肯定不一样啊，比如100mA/g下测得的比容量为600mAh/g，200mA/g ...

一般是以可以达到最高的容量作为实际容量标准的，其实也不用纠结于C的问题，这是一个人为规定的东西罢了，正规的来写除了写C还得标出其电流密度，电流密度才是最能起对比作用的，比如写“锂硫电池在0.1C，0.5C，1C下1.5-4.2V间的放电比容量分别为1000mAh/g，800mAh/g和600mAh/g”，别人是不知道你的衡量标准的，也有一些人就以此来弄虚作假，如果写成“锂硫电池在0.1C，0.5C，1C（其中1C=1000mAh/g）下1.5-4.2V间的放电比容量分别为1000mAh/g，800mAh/g和600mAh/g。”这样就比较明白了，，除了一些常见的材料，大家都知道1C是按什么标准的除外。这是我的个人看法，不到之处请见谅
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2010211119
9楼2016-03-15 17:49:41
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2010211119

金虫 (小有名气)
感谢应助！！第1点没有问题哈，关于容量和比容量我自然知道其区别，只是习惯性地略掉了“比”字而已。
但是第2点，我还是不明白。如果我知道这块电池的容量是1000mAh，那当然可以让其在想要的时间内放完电。可是如果我不知道它的容量呢？实验室中自己新做出来的电池我肯定是不知道它的容量啊，在这种情况下我还能让仪器在想要的时间内准确地将电池的电放完？

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3楼2016-03-15 14:21:42
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2010211119

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by solosoull at 2016-03-15 12:19:24
1.容量的单位是mAh，比容量的单位是mAh/g，加入你电池里含有1mg的物质，以0.2mA的电流放电到截止电压用了5h，电池的容量是Capacity=0.2*5=1mAh，电池的比容量是Specific Capacity=1mAh/1mg=1000mAh/g。C=It，I是指电 ...

我刚才不小心回复错了，居然自己给自己回复......

感谢应助！！第1点没有问题哈，关于容量和比容量我自然知道其区别，只是习惯性地略掉了“比”字而已。
但是第2点，我还是不明白。如果我知道这块电池的容量是1000mAh，那当然可以让其在想要的时间内放完电。可是如果我不知道它的容量呢？实验室中自己新做出来的电池我肯定是不知道它的容量啊，在这种情况下我还能让仪器在想要的时间内准确地将电池的电放完？
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4楼2016-03-15 14:25:06
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solosoull

木虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by 2010211119 at 2016-03-15 14:25:06
我刚才不小心回复错了，居然自己给自己回复......

感谢应助！！第1点没有问题哈，关于容量和比容量我自然知道其区别，只是习惯性地略掉了“比”字而已。
但是第2点，我还是不明白。如果我知道这块电池的容量是 ...

实验室做的电池一般是用恒电流充放电的，所以输入的是电流值，比如你做的是磷酸铁锂，理论比容量是170mAh/g，你将它做成扣式电池测试，天平称出一块极片上的活性物质的量为5mg，那么这个电池的容量是170*0.005mah，若以0.1C充放电，电流值为170*0.005*0.1ma
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5楼2016-03-15 14:36:38
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solosoull

木虫 (正式写手)
引用回帖:
6楼: Originally posted by 2010211119 at 2016-03-15 15:52:23
这样啊......这引出我另一个问题：原来你们测试1C，2C，0.5C等等的充放电时，是以理论容量而不是以实际容量作为参考啊。难怪我看锂硫电池的文献时，上面写1C=1670mA/g，原来正是因为锂硫电池的理论容量是16 ...

有一些是以理论，也有一些一般以实际容量，比如三元材料理论很高275mAh/g，但是实际是160左右，很难达到理论的，所以就按实际的来，不然没有实际意义，表现不出实际性能
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7楼2016-03-15 16:40:39
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2010211119

金虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by solosoull at 2016-03-15 16:40:39
有一些是以理论，也有一些一般以实际容量，比如三元材料理论很高275mAh/g，但是实际是160左右，很难达到理论的，所以就按实际的来，不然没有实际意义，表现不出实际性能...

谢谢啦，不过还是有不明白的地方呢。假设某种新材料，测其放电倍率性能时, 以实际容量作为参考。
那么问题来了，这个材料在不同的电流密度下的比容量肯定不一样啊，比如100mA/g下测得的比容量为600mAh/g，200mA/g下测得的比容量略微下降为500mAh/g。那我该以哪个实际容量作为标准来测试其在1C，2C，0.5C 的充放电呢？
不知道这种问法对不对，我感觉自己把自己绕晕了....
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8楼2016-03-15 17:07:18
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2010211119

金虫 (小有名气)
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9楼: Originally posted by solosoull at 2016-03-15 17:49:41
一般是以可以达到最高的容量作为实际容量标准的，其实也不用纠结于C的问题，这是一个人为规定的东西罢了，正规的来写除了写C还得标出其电流密度，电流密度才是最能起对比作用的，比如写“锂硫电池在0.1C，0.5C，1C ...

受教了，感谢！！

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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10楼2016-03-15 18:30:34
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