充電限制電壓對磷酸鐵鋰電池的性能有哪些影響？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-21 06:57
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從放電容量、放電中值電壓、充電時間、恒流容量百分比4個方面主要研究了充電限制電壓從3.25V至3.85V范圍變化對磷酸鐵鋰電池性能的影響。實驗結果表明：對于磷酸鐵鋰材料的鋰離子電池，采用恒流恒壓的充電方案，充電限制電壓設定在3.55～3.70V較合理，推薦值為3.60～3.65V。
鋰離子電池具有工作電壓高（是鎳鎘電池、氫鎳電池3倍）、比能量大（可達165Wh/kg，是氫鎳電池的3倍）、體積小、質量輕、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應、無污染等眾多優(yōu)點。在鋰離子電池中，磷酸鐵鋰電池較被看好，這種電池雖然比能量不及鈷酸鋰電池，但是其安全性高，單體電池的循環(huán)次數(shù)能達到2000次，放電穩(wěn)定。因此磷酸鐵鋰電池是目前被十分看好的一種鋰離子電池。
無論何種電池，為了將其性能發(fā)揮至最佳，充電方案及充電參數(shù)的摸索和選擇是必不可少的而且也是至關重要的。目前，鋰離子電池普遍采用恒流恒壓充電方案，此方案涉及3個充電參數(shù)：充電電流、充電限制電壓、充電截止電流。在充電方案相同的前提下，不同的充電參數(shù)不僅會影響電池使用過程中性能的發(fā)揮，甚至會影響電池使用過程的安全性。但筆者在考察國內多家電芯的產(chǎn)品規(guī)格書中發(fā)現(xiàn)，各家的充電限制電壓差異較大，從3.6V至3.80V不等。
為此，本文在固定充電電流、充電截止電流兩參數(shù)的前提下，重點研究了充電限制電壓對磷酸鐵鋰電池性能的影響。
1實驗方案
?。?）選取規(guī)格為3.2V10Ah的5只出廠合格的磷酸鐵鋰電芯作為樣品進行考察。
?。?）將5只電芯上臺進行不同充電限制電壓下的充放電測試。
?。?）測試設備：深圳市新威爾電子有限公司生產(chǎn)的規(guī)格型號為CT-3008W5V20A-TF的高精度電池性能測試系統(tǒng)。
（4）充放電方案：以1/3C（3.333A）電流進行恒流充電，電芯電壓至所考察的充電限制電壓后，轉恒壓充電，當充電電流減小至0.01C（0.1A）時，充電完畢后擱置10min，進入恒流放電階段，以1C（10A）電流進行恒流放電，放電截止電壓為2.0V，放電完畢后擱置10min。此為一個循環(huán)。容量恢復及穩(wěn)定階段充放電循環(huán)的充電限制電壓為3.65V。
?。?）測試方案：先進行7次充電循環(huán)，判斷電芯是否異常并使其容量達到穩(wěn)定狀態(tài)。隨后再進行不同充電限制電壓下的充放電循環(huán)。充電限制電壓考察范圍3.25～3.85V，每0.05V作為一考察點，每個考察點下進行5次充放電循環(huán)，各項考察參數(shù)均以其5次的平均值作為考察數(shù)據(jù)。
?。?）考察項目：放電容量（mAh）、放電中值電壓（mV）、充電時間（s）、恒流容量百分比、安全性。
