Thevenin动力电池SOC估计研究+文献综述(5)
3、锂离子在两极的扩散系数须高，以使电池在充放电时能够实时快速反应
4、两极须容易制作且无毒性，以确保价格低廉与环境保护。
图2-1电池充放电过程示意图
在已商业化成功的锂离子电池中，其正极与负极皆使用层状化合物，而这些层状化合物必须要能够容许锂离子的进出，而不使材料结构发生不可逆的变化，如此才能让锂离子在充放电过程中往返于正负极之间。
由图2-2可适切地表达出这样的概念，当充电时由外界输入电能，锂离子由能量较低的正极被赶往负极中而成为能量较高的状态。进行放电时，锂离子自然地出能量较高的负极移往能量较低的正极而对外释放电能。另外，从全反应式中也可了解到整个反应过程中没有锂金属的存在，因此称之为锂离子电池。
图2-2 锂离子电池充放电能量交换
2.2 锂离子电池的充放电特性
锂离子电池通常采用先恒电流后恒电压的充电模式，其电压和电流的变化如图2-3所示。锂离子电池必须严防过充电。一旦过充电，则在电池负极就会出现金属锂，给电池的安全带来不稳定因素；在电池正极就会有太多的锂进入，使正极结构受到破坏。与此同时，电解质溶剂会发生分解，大量排气。结果会导致起火甚至于爆炸。在环境温度较高时更应特别注意 。
图2-3 锂离子电池的充电曲线
为了满足电动车对电池进行快速充电的要求，对锂离子电池可以采用多级恒电流间歇性快速充电方式，也可以采用脉冲充电方式。不论采用哪一种充电方式，都必须严格控制充电电压，防止过充电。我国标准规定，串联蓄电池组为了防止某一电池过充电，采用先恒流后恒压方式充电，控制起始充电电流小于或等于1I（A）电流，当某个电池最先达到充电终止电压（最高为4.2V）时，电池组自动停止充电。
锂离子电池的典型发电曲线进程跟其他蓄电池相似。但必须注意的是，锂离子电池如果出现了过放电，则集流体铜会发生溶解，并且使电池受到破坏。因此单体锂离子电池放电的终止电压不得低于2.5V。标准规定：串联蓄电池组为防止某一电池过放电，采用放电保护电路。当某一电池最先放电到设定的终止电压（最低为2.25V）时，电池组自动停止放电 。
在25℃、-40℃、60℃下，对充满电的锂离子电池组进行放电特性的实验，用SOC测试系统实时监控锂离子电池电压及温度变化，得到的放电曲线如图2-4所示。从放电曲线可以看出，在室温和60℃情况下锂离子电池的端电压在放电起始阶段下降缓慢，有一段比较长的过渡期，只是在电池电量接近放尽时，电池的端电压才开始大幅度地下降;而且放电电量随放电率增加而降低。而低温-40℃情况下锂离子电池的端电压一直以较稳定的变化率下降。对于放电过程终止的判断采用了传统的固定终止电压法，即人为设定放电终止电压。但在不同放电电流下放电的终止电压不同，一般小电流放电时，终止电压应规定高些;而大电流放电时，终止电压应规定得低些。如果设定统一的放电终止电压，为防止电池在任何工况下过放电，这一电压必定趋于保守(偏高)，即大电流放电时会过早终止，影响电池能量的充分利用。
图2-4 温度对锂离子电池放电特性的影响
2.3 锂离子电池的SOC研究
2.3.1 SOC的定义
在锂离子电池使用过程中，电池容量受许多不确定因素的影响，因而如何根据可测的电池参数对现存电池容量状态做出准确的估算是一个难题。目前，国内外较为普遍采用电池的荷电状态SOC(State of Charge)作为电池容量状态描述参数，反映电池的SOC，其数值定义为电池的剩余容量占电池容量的比值: