鋰離子電池以其低成本、長(zhǎng)壽命、高性能的特點(diǎn)，正逐漸成為電動(dòng)汽車的核心動(dòng)力源。本文基于電動(dòng)汽車電池三元材料,電池水平,產(chǎn)能效率,能源效率不同的溫度、直流電阻,電源性能測(cè)試等,詳細(xì)分析了三元電池在低溫下各種性能,結(jié)果表明,三元鋰電池在低溫下具有較高的性能,如放電功率,與同等規(guī)格的磷酸鐵鋰電池相比，可增加10%，滿足低溫要求。

 

近年來，由于環(huán)境污染日益嚴(yán)重，各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)。鋰離子電源作為純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的配套電源，以其低成本、長(zhǎng)壽命、高比能、高比功率等特點(diǎn)成為現(xiàn)階段汽車的主要?jiǎng)恿υ碵1-5]。目前，電動(dòng)汽車使用的主要電池是磷酸鐵鋰電池，因其安全性能好、壽命長(zhǎng)、性價(jià)比高而廣受歡迎。然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，磷酸鐵鋰材料的能量密度已經(jīng)達(dá)到瓶頸，難以滿足未來電動(dòng)汽車的需求。三元鋰(NixCoxMnx) O2電池具有LiNiO2比容量高、LiCoO2循環(huán)性能好、LiMn2O4安全性高、成本低的特點(diǎn)，逐漸成為未來電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的主要選擇。

電池所使用的環(huán)境溫度對(duì)電池的容量、能量、內(nèi)阻、功率等性能有很大的影響。低溫作為汽車能源的核心，是一種常用的工況。本文選取了工業(yè)化電動(dòng)汽車用三元電池，并在電池組水平上對(duì)其低溫電氣性能進(jìn)行了測(cè)試和分析，為汽車低溫性能的發(fā)展提供了重要的依據(jù)。

三元材料電池低溫性能試驗(yàn)方法

采用Bitrode(美國(guó))、型號(hào)ftf-600-600bs、SDH4045P大型高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱。測(cè)試系統(tǒng)主要由機(jī)柜、充放電模塊和上位機(jī)測(cè)試軟件組成。該測(cè)試系統(tǒng)用于測(cè)試單個(gè)鋰離子電池的充放電和性能。通過監(jiān)控軟件對(duì)電池組的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和存檔，從而完成對(duì)電池性能的評(píng)估。電池系統(tǒng)測(cè)試參數(shù)包括:充放電電流、電池溫度、電池電壓、充放電容量、充放電時(shí)間等。

(1)電池容量和能量測(cè)試方法

在25℃時(shí)，電池組以0.5c充電，直至單體電池達(dá)到最大充電截止電壓。當(dāng)溫度達(dá)到規(guī)定的溫度并穩(wěn)定下來后，在工作狀態(tài)下進(jìn)行放電，直到單體的最小允許放電截止電壓達(dá)到。記錄放電容量和能量。

(2)電池組直流內(nèi)阻測(cè)試方法

根據(jù)容量測(cè)試數(shù)據(jù)，分別在soc100%， 90%， 80%…在10%條件下，利用車輛在加速條件下的最高輸出功率對(duì)應(yīng)的平均放電電流，放電10s，計(jì)算10s結(jié)束時(shí)的直流內(nèi)阻值，可參考HPPC試驗(yàn)方法。

(3)電池低溫功率測(cè)試方法

根據(jù)容量試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)電池組進(jìn)行放電，分別測(cè)試90%荷電狀態(tài)、60%荷電狀態(tài)、30%荷電狀態(tài)、20%荷電狀態(tài)和10%荷電狀態(tài)5個(gè)點(diǎn)的功率值，恒功率放電，分別得到放電功率為5 s和10 s。

3.試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1電池規(guī)格

表1顯示了三元和磷酸鐵鋰電池組的規(guī)格和型號(hào)。兩個(gè)電池組的容量和額定電壓相近。分別進(jìn)行了性能試驗(yàn)，比較了三元和磷酸鐵鋰材料的低溫性能，評(píng)價(jià)了三元電池在低溫性能方面的優(yōu)勢(shì)。

3.2電池組的低溫容量和能效比的測(cè)試與分析

對(duì)三元電池組進(jìn)行了不同溫度下的容量和能量測(cè)試，計(jì)算了三元電池組的能量效率和容量效率。