電池的電壓由電動(dòng)勢、開路電壓、工作電壓、充電截止電壓和放電截止電壓構(gòu)成。開路時(shí),由電池內(nèi)部反應(yīng)形成的負(fù)極電極平衡電勢與正極電極平衡電勢的差作為電池的電動(dòng)勢。該電動(dòng)勢不受電池外部因素如形狀、尺寸的影響電池開路時(shí)兩端的電壓構(gòu)成開路電壓，開路電壓與電動(dòng)勢相等的條件為電池兩級(jí)體達(dá)到內(nèi)部反應(yīng)的平衡-熱力學(xué)平衡。否則開路電壓小于電池的電動(dòng)勢工作電壓是電池在有外部負(fù)載的情況下，外回路有電流流過,有能量消耗時(shí)兩端的電位之差,其大小總是小于開路電壓。充電截止電壓是指電池在充電狀態(tài)下,當(dāng)充電飽和時(shí),電池的截止電壓，即電池電壓不在上升的上限電壓。放電截止電壓是指電池在放電狀態(tài)下，當(dāng)放電達(dá)到一定程度，電池自動(dòng)停止放電的個(gè)截止電壓，即電池不在下降的一個(gè)下限電壓。測量電壓時(shí)，當(dāng)不計(jì)內(nèi)阻對(duì)電壓表的影響時(shí)，電池開路電壓的測量即可作為電池電動(dòng)勢的測量，電壓表測得的開路電壓的結(jié)果即為電動(dòng)勢的結(jié)果。通常的測量方法為二端子測量法,其先提條件是回路電流較小，導(dǎo)線電阻和接觸電阻對(duì)測量的結(jié)果可以忽略時(shí)，測量結(jié)果才不會(huì)受較大影響。當(dāng)回路電流過大時(shí)，導(dǎo)線電阻和接觸電阻的分壓較大，影響則不能忽略，此時(shí)則不能米用二端子測量法，則應(yīng)采用四端子測量法，減小接觸電阻和導(dǎo)線電阻的影響。
充電過程測試包括充電過程的電壓測試和電流測試。鋰離子電池的充電過程分兩個(gè)階段，第一階段為恒流充電，及以恒定的電流對(duì)電池充電，此時(shí)，隨著電池能量的增多，電池的電壓不斷升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)電池自身的充電截止電壓時(shí)，電壓不在升高。此時(shí)由恒流充電轉(zhuǎn)為恒壓充電，即以恒定的電壓對(duì)電池充電。電池的能量逐漸飽和，充電電壓不變，充電電流逐漸減小。判斷電池充電完成的標(biāo)志有
1、電池電壓法:電池的電壓達(dá)到上限的一定比例時(shí)，為保護(hù)電池，斷開充電回路，停止充電
2、最小電流法:當(dāng)充電電流逐漸降低至額定電流的1%，即涓流時(shí)，斷開充電回路，停止充電
充電時(shí)間法:當(dāng)充電時(shí)間超度預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，停止充電對(duì)電池的充電過程，采用的充電器相當(dāng)于一個(gè)恒流源，恒流源可以等效為內(nèi)阻無窮大的電源，外部負(fù)載電阻大小不對(duì)其輸出能力造成影響。即電池的電壓不影響充電電流的大小，其通常的測量方法為在測量回路中接入電流表，電流表讀數(shù)即為測量結(jié)果。如圖1-1所示為電流表直接測量。
圖1-1 電流表直接測量法
當(dāng)測量回路的電流較大，對(duì)電流分流采樣測量，這給測量帶來極大的不方便。將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的測量，則消除了較大電流的影響，且更有助于計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)的測量和控制。圖1-2為通過電壓測量得到電流的值。
圖1-2 電壓測量法
3.放電過程測試
放電過程測試包括電池的放電電壓測試和放電電流測試,測試過程中,對(duì)被測電池以lC5A模式或者0.2C5A模式放電。1C5A模式即放電電流大小以電池標(biāo)稱容量中的數(shù)值大小進(jìn)行放電,0.2C5A模式即放電電流大小以電池標(biāo)稱容量數(shù)值大小的0.2倍進(jìn)行放電。如電池的標(biāo)稱容量為1000mAh,則1C5A模式放電電流大小為1000mA,0.2C5A模式為200mA。放電至放電截止電壓時(shí),記錄放電時(shí)間。
電池在充電過程中從電源獲得的能量或者電池在放電過程中對(duì)負(fù)載釋放的能量稱為電池容量。電池的額定容量定義為:指電池在環(huán)境溫度為20±5℃條件下,以額定電流放電至終止電壓時(shí)所應(yīng)提供的電量,用CA表示,單位為Ah(安培小時(shí))或mh(毫安小時(shí))。在電池測試的過程中,我們無法直接測量電池的容量,而是測得電池回路的充放電電流和充放電時(shí)間,其乘積即為電池的容量
C=I *t
式中: C—電池的容量,單位Ah或mAh。
I—電池的充放電回路電流,單位A或mA。
t—電池充放電至截止電壓的時(shí)間,單位h。
環(huán)境溫度,測量回路電流大小,電池自身參數(shù)都會(huì)對(duì)電池容量的測量結(jié)果造成影響,因此容量的測量是在特定的條件下進(jìn)行的,不同的測量環(huán)境,測量的結(jié)果會(huì)有差異。電池額定容量的標(biāo)注都配有相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)條件。
5.電池內(nèi)阻測試
電池的一個(gè)重要性能指標(biāo)就是內(nèi)阻,其大小影響電池的輸出電壓,輸出電流以及能量的輸出和電池的功率。其由極化內(nèi)阻和歐姆內(nèi)阻兩部分組成,在電流流過時(shí)對(duì)電流造成阻力。在電池的性能指標(biāo)中,其內(nèi)阻值越小性能越佳。目前有交流內(nèi)阻測試法和直流內(nèi)阻測試法。檢測時(shí)有一定的測試條件,即被檢測電池在0.2C5A放電模式下放電到放電截止電壓,在以0C5A充電模式充電16小時(shí)。充電完成以后在15℃到25℃的環(huán)境中放置1-4小時(shí),其后測量的結(jié)果為其內(nèi)阻值。
交流內(nèi)阻:交流注入法測試電池內(nèi)阻,即在電池兩級(jí)注入低頻交流信號(hào),檢測電池兩級(jí)產(chǎn)生的低頻交流電壓,則內(nèi)阻為
R=U/I
直流內(nèi)阻:直流法即測得電池兩端的電壓和電流,從而得到電池的內(nèi)阻。
