论文摘要
随着电池应用设备对电池本身的要求越来越高，电池剩余可用工作能力检测愈来愈受到关注。锂／亚硫酰氯电池具有稳定的放电电压，无法从电压的变化预测其剩余容量。为了寻找一次锂／亚硫酰氯电池剩余容量预测方法，本论文从分析Li／SOCl2电池电化学特性入手，指出了影响Li／SOCl2电池剩余容量的各种因素及预测剩余容量的难点，并介绍了国内外在各种电池电量监测方面的研究进展及采用的方法，分析了这些方法的优缺点。在此基础上提出了电池内阻测量法、电池电化学阻抗谱法和电池脉冲能力测试法等监测方法，即监测电池内阻、电池EIS和电池脉冲能力与剩余容量之间的关系，试图寻找预测Li／SOCl2电池剩余容量的特性参数。常温25℃±2℃条件下，通过对大量ER14250容量型Li／SOCl2电池（1.2Ah／3.6V）在330Ω和3.48kΩ恒阻放电过程中1000Hz频率下电池的欧姆内阻（即1000Hz频率下电池阻抗实部）变化测试，结果发现，电池放电容量0.8Ah时，欧姆内阻开始明显的增大，而在放电容量小于0.8Ah之前，欧姆内阻几乎保持不变。所以通过测量电池内阻变化有可能预测约30％（0.4Ah）的剩余容量。常温25℃±2℃条件下，在频率为20kHz～5mHz范围内，通过ER14250容量型Li／SOCl2电池（1.2Ah／3.6V）在330Ω恒阻放电过程中，不同荷电状态时开路状态下电池的交流阻抗谱变化测试，发现随着放电的深入，电池EIS谱中两个圆弧不断增大，并且第二个圆弧逐渐向上漂移。在电池荷电状态40％～0％之间，随着电池剩余容量的减小，EIS中第一个圆弧最高点对应的阻抗虚部ImZ*及其对数log（Z*）、相角θ*（phase angle）均有规律的增加。并且发现交流阻抗谱中1kHz频率下的阻抗实部Z也同样是在电池荷电状态约30％时即剩余容量约为0.4Ah时开始比较明显增加。更进一说明了有可能利用1kHz频率下电池阻抗实部，即1kHz频率下电池的欧姆内阻来预测电池约30％即0.4Ah的剩余容量。分别在低温-20℃、常温25℃±2℃和高温60℃下，对ER14250容量型Li／SOCl2电池（1.2Ah／3.6V）荷电＜40％时，微安级电流放电过程中，5mA、10 mA、20mA的大电流脉冲下，电池脉冲电压随电池荷电状态的变化进行了监测，脉冲时间为1s。其结果表明，常温10mA电流下的电池脉冲电压几乎不随电池的荷电状态变化，而在低温-20℃放电时5mA的脉冲电流下，在剩余容量约为0.03Ah（约5％的剩余容量）时，脉冲电压U1s和U5ms均开始了明显的大幅度下降，脉冲前后电压变化△V越来越大；在常温和高温60℃放电时20mA脉冲电流下，在电池剩余容量约为0.26Ah（约21％的剩余容量）时，电池脉冲电压U1s开始了明显的大幅度下降，△V也越来越大。这说明对工作电压非常稳定的Li／SOCl2电池来说，有可能利用电池的脉冲电压来估算其剩余容量。在低温-20℃时，可以通过监测电池5mA脉冲电流下的脉冲电压U1s和U5ms来预测电池约5％的剩余容量0.03Ah，在常温和高温60℃时，可以通过监测20mA脉冲电流下脉冲电压U1s来预测电池约21％的剩余容量0.26Ah。
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