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apex英雄汉化:磷酸鐵鋰電池如何保存?影響存儲性能因素的試驗

時間:2016-1-8 17:03:35來源:本站原創瀏覽次數:
  本文以圓柱型9Ah鋁殼lifepo4磷酸鐵鋰石墨電池為研究對象,研究了電池在55/45/23和-10℃下存儲過程中和存儲后電池的容量、電壓、交流電阻等的變化,并著重測試了電池在45/23℃下存儲前后直流內阻、功率能力、恒流充入比、庫侖/能量效率等的表征參數變化,并分析了這些參數變化對整車電池組性能的影響,給出了lifepo4磷酸鐵鋰石墨體系動力電池的最佳存儲方式。
 
  試驗以圓柱32131型鋁殼lifepo4磷酸鐵鋰石墨電池為研究對象,額定容量9Ah,正、負極活性物質分別為lifepo4磷酸鐵鋰、人造石墨。45/55℃存儲使用DHP200型電熱恒溫培養箱;低溫使用低溫冰箱;電性能測試設備為CT-3008W-5V100A-TF測試柜;交流內阻測試設備為HIOKI3554蓄電池內阻測試儀,AC1kHz。
 

電池的儲存實驗一

  (1)選擇≥60只單體蓄電池,在常溫下,以4500mA(0.5C)電流在3.65~2V區間充放電循環3周,得到測試前電池的容量值,最后分別以100%、50%、0%SOC狀態(每種SOC20只電池)結束,使容量達到穩定,擱置15h后,測量其電壓、交流內阻等基本數據后待測;
  (2)分別選擇4只100%、50%、0%SOC狀態共12只電池放人55℃烘箱中擱置28天;分別選擇4只100%、50%、0%SOC狀態共12只電池放入45℃烘箱中擱置28天;分別選擇4只100%、50%、0% SOC狀態共12只電池放入23℃空調屋中擱置28天;分別選擇4只100%、50%、0% SOC狀態共12只電池放人-10℃冰箱中擱置28天;擱置過程中,每7天對這些電池進行內阻和電壓測試;
  (3)擱置結束后,電池上測試柜,在常溫下,以4500mA(0.5C)電流在3.65~2V區間放充電循環3周,得到存儲后的電池容量。
 

數據與討論:實驗一存儲28天過程中電池的電壓、內阻、容量變化

  圖1中給出了實驗電池存儲28天過程中的電壓(開路電壓)變化,從圖1可見不同溫度、不同SOC狀態下存儲過程中開路電壓變化并不明顯,一致性最好的是在50%SOC態下,變化最大的是0%SOC態下。這與lifepo4磷酸鐵鋰石墨體系電池在不同SOC狀態下的極化有很大關系,一般地,該系列電池在空電即0%SOC時極化最大,50%SOC極化最小。從圖1中0%SOC不同溫度下的電壓變化關系也可見,溫度升高有利于電池快速達到極化后的穩定狀態。利用這一原理,在電池整車模組配組時,可以通過升溫,快速將極化狀態相近的電池挑選出來。
圖1 存儲28天過程中電池的電壓(V)變化圖
 
  實驗電池存儲28天過程中的交流內阻變化如圖2所示,從圖2可見,交流內阻測試值隨溫度的升高而減小,這是由于溫度越高,電池內部各個組分的導電能力越強。但經過存儲后,恢復到常溫再進行測試,所有電池的內阻均相差不大,但不同SOC、不同溫度下存儲后電池交流內阻變化還是比較明顯的。45/55℃高溫、100%SOC條件存儲后的電池內阻增加明顯較大,這是由于經過高溫高SOC存儲后,lifepo4磷酸鐵鋰/石墨體系電池中石墨負極表面的SEI增厚,電解質LiPF6微量分解,使SEI成份形成了阻抗較大的無機鹽類如LiF等。
圖2 存儲28天過程中電池的交流內阻(mΩ)變化圖
 
  表1中列出了電池經過28天存儲后容量的變化數據,從數據中可見,相比于高SOC態,低SOC更利于電池的容量存儲,從數據中可見,除低溫0%SOC、-10℃情況下容量有損失外,其他0%SOC態下的電池容量均有一定程度的增加,這一現象的出現可能是由于經過存儲后,正極材料二次粒子顆???,形成了新鮮界面,重新具有了脫嵌鋰離子的活性。實際上,這一現象也出現在不經存儲而直接進行循環的電池,這些電池在初始的幾十周循環過程中,容量也是在逐漸增加的。
 
表1 存儲28天前后電池的容量數據表

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