磷酸铁锂电池如何保存？影响存储性能因素的试验

时间：2016-1-8 17:03:35来源：本站原创浏览次数：

　　本文以圆柱型9Ah铝壳lifepo4磷酸铁锂石墨电池为研究对象，研究了电池在55/45/23和-10℃下存储过程中和存储后电池的容量、电压、交流电阻等的变化，并着重测试了电池在45/23℃下存储前后直流内阻、功率能力、恒流充入比、库仑/能量效率等的表征参数变化，并分析了这些参数变化对整车电池组性能的影响，给出了lifepo4磷酸铁锂石墨体系动力电池的最佳存储方式。

　　试验以圆柱32131型铝壳lifepo4磷酸铁锂石墨电池为研究对象，额定容量9Ah，正、负极活性物质分别为lifepo4磷酸铁锂、人造石墨。45/55℃存储使用DHP200型电热恒温培养箱；低温使用低温冰箱；电性能测试设备为CT-3008W-5V100A-TF测试柜；交流内阻测试设备为HIOKI3554蓄电池内阻测试仪，AC1kHz。

电池的储存实验一

　　(1)选择≥60只单体蓄电池，在常温下，以4500mA(0.5C)电流在3.65～2V区间充放电循环3周，得到测试前电池的容量值，最后分别以100％、50％、0％SOC状态(每种SOC20只电池)结束，使容量达到稳定，搁置15h后，测量其电压、交流内阻等基本数据后待测；

　　(2)分别选择4只100％、50％、0％SOC状态共12只电池放人55℃烘箱中搁置28天；分别选择4只100％、50％、0％SOC状态共12只电池放入45℃烘箱中搁置28天；分别选择4只100％、50％、0％ SOC状态共12只电池放入23℃空调屋中搁置28天；分别选择4只100％、50％、0％ SOC状态共12只电池放人-10℃冰箱中搁置28天；搁置过程中，每7天对这些电池进行内阻和电压测试；

　　(3)搁置结束后，电池上测试柜，在常温下，以4500mA(0.5C)电流在3.65～2V区间放充电循环3周，得到存储后的电池容量。

数据与讨论：实验一存储28天过程中电池的电压、内阻、容量变化

　　图1中给出了实验电池存储28天过程中的电压(开路电压)变化，从图1可见不同温度、不同SOC状态下存储过程中开路电压变化并不明显，一致性最好的是在50％SOC态下，变化最大的是0％SOC态下。这与lifepo4磷酸铁锂石墨体系电池在不同SOC状态下的极化有很大关系，一般地，该系列电池在空电即0％SOC时极化最大，50％SOC极化最小。从图1中0％SOC不同温度下的电压变化关系也可见，温度升高有利于电池快速达到极化后的稳定状态。利用这一原理，在电池整车模组配组时，可以通过升温，快速将极化状态相近的电池挑选出来。

图1 存储28天过程中电池的电压（V）变化图

　　实验电池存储28天过程中的交流内阻变化如图2所示，从图2可见，交流内阻测试值随温度的升高而减小，这是由于温度越高，电池内部各个组分的导电能力越强。但经过存储后，恢复到常温再进行测试，所有电池的内阻均相差不大，但不同SOC、不同温度下存储后电池交流内阻变化还是比较明显的。45/55℃高温、100％SOC条件存储后的电池内阻增加明显较大，这是由于经过高温高SOC存储后，lifepo4磷酸铁锂/石墨体系电池中石墨负极表面的SEI增厚，电解质LiPF6微量分解，使SEI成份形成了阻抗较大的无机盐类如LiF等。

图2 存储28天过程中电池的交流内阻（mΩ）变化图

　　表1中列出了电池经过28天存储后容量的变化数据，从数据中可见，相比于高SOC态，低SOC更利于电池的容量存储，从数据中可见，除低温0％SOC、-10℃情况下容量有损失外，其他0％SOC态下的电池容量均有一定程度的增加，这一现象的出现可能是由于经过存储后，正极材料二次粒子颗�？�，形成了新鲜界面，重新具有了脱嵌锂离子的活性。实际上，这一现象也出现在不经存储而直接进行循环的电池，这些电池在初始的几十周循环过程中，容量也是在逐渐增加的。

表1 存储28天前后电池的容量数据表