對鋰電池進(jìn)行高溫性能的測試，并與其常溫測試數(shù)據(jù)相比較
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-09 17:44
點擊量：次
隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，動力電池成為一個重要的元素。磷酸鐵鋰電池的產(chǎn)業(yè)地位因此可分為兩個層面的問題：一是鋰電池在電池業(yè)中的地位，二是磷酸鐵鋰電池在鋰電池中的地位。
在第一個層面上，目前用作動力電池的有鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。鉛酸電池被嚴(yán)格限制使用，因其污染大，目前僅被限制在小型電動自行車領(lǐng)域;鎳氫電池工藝成熟，購置和使用成本低，但自放電率大，比能量小，只能作為過渡性電池;只有鋰離子電池能夠綜合匹配電動汽車，它具有循環(huán)壽命長、自放電率小的特點。
在第二個層面上，各種磷酸鐵鋰電池的區(qū)別表現(xiàn)在價格和安全性上，而安全性是一種性能表現(xiàn)，是根本決定不同流派動力鋰電池地位的因素。從正極材料來看，鋰離子電池可分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰四類。鈷酸鋰電池工業(yè)化程度最高，技術(shù)最成熟，但由于安全性的考慮，主要用于手機、數(shù)碼產(chǎn)品等小型電池領(lǐng)域。在剩下來的三種鋰電池中，磷酸鐵鋰電池以其成本和循環(huán)壽命的優(yōu)勢而被業(yè)界看好，成為中國動力鋰電池的發(fā)展方向。
在我國，磷酸鐵鋰電池及其材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與國際基本同步，放眼前途，其應(yīng)用領(lǐng)域或?qū)⒂?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; width: auto; height: auto; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">電動汽車、電動自行車、電動工具領(lǐng)域滲透進(jìn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝置、醫(yī)療器械、礦燈等領(lǐng)域。若根據(jù)10%~20%的年增長率計算，光是現(xiàn)有四大應(yīng)用領(lǐng)域(電動汽車、電動自行車、電動代步車、電動工具)，動力鋰電池就將在未來5年擁有150億元的市場規(guī)模。如果全部采用磷酸鐵鋰電池作驅(qū)動的話，屆時，磷酸鐵鋰正極材料將達(dá)到45億元的市場規(guī)模。
我國磷酸鐵鋰雖然站在了國際起跑線上，但我們這個同步是“跟風(fēng)而起”的，因而低端制造較為發(fā)達(dá)，而高端創(chuàng)新欠缺，這一方面使得中國產(chǎn)品成本較低，但同時也使自己在這一方面處于產(chǎn)業(yè)化臨界點之下，尤其是專利上仍受極大困擾。
鋰離子電池越來越廣泛地應(yīng)用到人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，這使得它的溫度環(huán)境成為關(guān)注的要點，相對來說，鋰電池更容易在高溫環(huán)境下產(chǎn)生安全問題，因此，必須對鋰電池進(jìn)行高溫性能的測試，并與其常溫測試數(shù)據(jù)相比較。
測試條件：選擇兩只比亞迪生產(chǎn)的950mAh063450方型鋰電池，分別在25℃(常溫)和60℃(高溫)下進(jìn)行。
充放電制度設(shè)計：適用恒流恒壓充電和恒流放電制度。充電終止電壓為4.2V，放電終止電壓為3.0V。首先以1C即950mA充電至4.2V，再以4.2V恒壓充電直至電流達(dá)到20mA;然后以950mA恒流放電至3.0V，如此循環(huán)充放電300次。
這里截取三個節(jié)點：即第50次、150次、300次充放電循環(huán)。
一、在前50次循環(huán)過程中：
1、25℃下的表現(xiàn)：容量衰減過程略有起伏，但并非線性，50次后的放電容量保持在96.6%;
2、60℃下的表現(xiàn)：容量衰減過程接近于線性，50次后的放電容量保持在95.5%。
這說明，在50次以內(nèi)較少的循環(huán)時，高溫循環(huán)穩(wěn)定性略差于常溫循環(huán)穩(wěn)定性。但這里有一個很重要的現(xiàn)象，即鋰電池在高溫條件下放出的電量高于電池的額定容量，這里的原因在于，高溫時電解質(zhì)的黏度降低，從而加快了鋰離子的遷移速度，這時，不但放電容量高于額定容量，而且充入的電量更高。
二、在前150次循環(huán)過程中：
1、60℃下放出的容量每次都大于25℃時放出的容量;
2、60℃下初始容量為1020mAh，高于額定容量，25℃下初始容量為930mAh ，但60℃時容量衰減較快。
三、300次循環(huán)后的狀態(tài)：這時，常溫狀態(tài)下的指標(biāo)全面優(yōu)化，在保持較慢的容量衰減速度時，其容量可以保持在800 mAh，而60℃時只有730 mAh。此時，60℃下的充放電電壓平臺越來越低，而常溫下幾乎不變。
上述容量衰減的表現(xiàn)還可以從鋰電池充電在不同溫度下的電量補充情況進(jìn)行佐證：在25℃下經(jīng)過300次循環(huán)后，其恒流充電和恒壓充電的比例變化不大，但在60℃時，恒流充電所獲得的電量補充逐漸減少，而恒壓階段獲得的電量顯著增加。這是由于電池極化現(xiàn)象引起的。
從本質(zhì)上來說，鋰電池容量衰退都有電池極化的影響，即鋰離子擴(kuò)散速度跟不上電子的轉(zhuǎn)移速度使得電池正極容納的鋰離子越來越少。在60℃的高溫下，這種極化過程很大程度地加劇，這也是導(dǎo)致鋰電池容量衰減的根本原因
