記得上次和大家說了一下電池的分類和電池主要評定參數,本次我們來說一下電池的工作原理。
1.他是怎麼工作的
電的流動是由於一端電子比另一端電子更活躍造成的,所以正極的電子活動應該比負極電子活躍。
在化學電池中,化學能直接轉變為電能是靠電池內部自發進行氧化、還原等化學反應的結果,這種反應分別在兩個電極上進行。負極活性物質由電位較負並在電解質中穩定的還原劑組成,如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。
當外電路斷開時,兩極之間雖然有電位差(開路電壓),但沒有電流,存儲在電池中的化學能並不轉換為電能。
當外電路閉合時,在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時在電池內部,由於電解質中不存在自由電子,電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質與電解質界面的氧化或還原反應,以及反應物和反應產物的物質遷移。
2.電池內部的化學反應該怎麼評測、判定
EIS-電化學阻抗譜(交流阻抗譜AC impedance):是一種以小振幅的正玄波電位(或電流)為擾動信號的電化學測量方法。
EIS是一種用於檢測電化學系統內部發生的過程的安全擾動技術,同時它也是一種無損的參數測定和有效的電池動力學行為測定方法。對電池系統施加頻率為w1小振幅的正弦波電壓信號,系統產生一個頻率為w2的正弦波電流響應,激勵電壓與響應電流的比值變化即為電化學系統的阻抗譜。
我們使用BRS BTC1/BIM2就可以利用EIS測量技術,來繪製電池奈奎斯特圖譜,用於診斷電池性能。
利用電化學阻抗譜研究一個電化學系統時,它的基本思路是將電化學系統看作是一個等效電路(ECM),這個等效電路是由電阻(R)、電容(C)、電感(L)等基本元件按串聯或並聯等不同方式組合而成。通過EIS測量方式來測繪出奈奎斯特圖:
●高頻(≈1kHz):電解質(電解質阻抗)
●中頻(≈10Hz): 電極(電荷傳遞阻抗,也稱為電極極化阻抗)
●低頻(≈0.1Hz): 擴散(鋰離子擴散阻抗,也稱為濃差極化阻抗)
軟體可同時快速計算出電池的SOC和SOH,這樣我們就可以根據不同特性來判定電池的性能和狀態。