1.3.4 容量特性

電池容量是指鋰電池在充滿電的狀態下能放出的總電量，一般用符號Q來表示，單位為mA·h（毫安時）或A·h（安時）。電池容量是衡量電池質量的一個重要標準，與電池的使用時長關系密切。在實驗室中一般采用恒流或恒壓放電方法對鋰電池進行放電，通過測量整個放電過程中電池釋放出的電能的多少或計算放電電流和時間的乘積，這就是鋰電池的存儲容量。電池容量可分為額定容量、實際容量和理論容。

理論容量是根據鋰電池內部的電化學反應情況，在內部鋰離子完全參加反應的條件下，運用法拉第定律計算得出的鋰電池總電荷量大小的理論值。因為理論容量相當于理想值，所以其值大于電池額定容量和實際容量，實際容量因電池使用損耗的原因通常小于額定容量。理想容量是在理論條件下鋰電池能夠放出的最大電量的極限值，即儲存于電池內部的化學能無損耗地全部轉化為電能。在實際放電過程中，由于電池內其他副反應的存在，放電容量是理想容量的一部分。

額定容量是電池生產廠商測定的，直接標定在電池外表面。額定容量是用來表達電池儲存電荷量多少的重要指標，也是衡量電池使用時長大小的指標。額定容量亦稱為標定容量，其值為按照國家有關部門的相關規定，在一定放電條件（溫度、放電倍率等）下保證電池所能放出的最低限度的電量。額定容量是執照廠商標明的容量，是鋰電池的重要參數之一。實際容量是鋰電池在商店買回來后，在特定的放電條件下，電池實際能放出的最大電量。電池實際容量往往用放電電流與放電時間的乘積來計算，實際容量不一定是新電池的容量，也可以是使用過的鋰電池的容量，此時的實際容量肯定小于新電池的實際容量。實際容量是電池在實際環境下工作運行所能放出的電量。影響實際容量的因素十分復雜，外環境溫度、鋰電池制造材料、使用時長等都會影響鋰電池的實際容量。滿充電的電池在一定條件下放出的電量為放電電流與放電時間的積分，其計算過程分為恒流與交流兩種情況。

恒流時的放電容量為

交流時的放電容量為

由于循環使用電池材料會導致其老化，電池容量與出廠時的標定容量會產生較大的偏差。電池的真實放電容量對于鋰電池SOC估計有著重要的意義。因此，需要對鋰電池進行容量標定。選取三節鋰電池，實驗對象為1.4A·h/3.7V的鈷酸鋰電池，在室內溫度23℃時對其進行循環充放電實驗。具體步驟如下：

1）以1C倍率對電池進行恒流充電，設置充電截止電壓為4.2V，然后轉換為恒壓充電，充電截止電流為0.02C，以此保證電池為滿電狀態。

2）由于所選鋰電池容量較小，所以設定擱置時間為30min。

3）以1C倍率對鋰電池進行恒流放電實驗，放電截止電壓為2.75V。

4）放電后擱置30min；

5）循環步驟1～4三次，結束實驗。

實驗結果見表1-1。

分析表中數據可以發現，電池單體放電容量總是小于同次循環中的充電容量，這是由于受到電池內阻的影響，在放電過程中，電池本身耗散了一部分能量，這使得電池在工作過程中能夠釋放出的能量總是小于充入的能量。