淺析溫度對(duì)動(dòng)力磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻特性的影響
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-01 22:23
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磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻作為衡量電池內(nèi)部導(dǎo)電離子和電子傳輸難易程度的主要參數(shù)，直接決定著電池的功率特性，因而對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性有著重要影響。同時(shí)，內(nèi)阻也決定著電池產(chǎn)熱量的大小，內(nèi)阻是電池產(chǎn)熱量估算的關(guān)鍵參數(shù)之一。
電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境溫度范圍較廣，在不同溫度和工作狀態(tài)下，電池內(nèi)阻均不同。掌握電池內(nèi)阻與溫度、SOC和充放電倍率等的內(nèi)在關(guān)系，能夠更好地為電池產(chǎn)熱模型仿真和熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
動(dòng)力型磷酸鐵鋰電池在10、25和40℃下的溫度特性，結(jié)果表明，隨溫度上升，電池充放電過程的歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻均下降，且不同溫度下歐姆內(nèi)阻變化率高于極化內(nèi)阻變化率，低溫下歐姆內(nèi)阻變化率大于高溫下變化率。
本文存能電氣小編通過混合脈沖功率特性法(HPPC)對(duì)40Ah方形能量型磷酸鐵鋰電池的內(nèi)阻進(jìn)行了不同溫度下的測試實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)研究了電池在一20～40℃不同溫度下充放電過程中內(nèi)阻隨SOC的變化規(guī)律，并對(duì)導(dǎo)致該規(guī)律的原因進(jìn)行一定分析。
以方形40Ah電動(dòng)汽車用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池為研究對(duì)象，其中，正極材料為磷酸鐵鋰，未改性，作碳包覆;負(fù)極材料為高溫型中間相炭微球(MCMB1;電解液為鋰鹽電解質(zhì)和有機(jī)溶劑，隔膜為聚丙烯/聚乙烯(PP/PE);電池單體的參數(shù)如表1所示。電池充放電設(shè)備為ArbinEVTS動(dòng)力電池測試系統(tǒng)。恒溫箱為SETH.Z-040L超低溫調(diào)濕實(shí)驗(yàn)箱，為電池充放電實(shí)驗(yàn)提供恒定的環(huán)境溫度。
磷酸鐵鋰動(dòng)力電池參數(shù)：
尺寸/：100x32xl80
最小放電電壓/V：2.5
最大充電電壓/v：3.8
最大充電電流/A：160
最大放電電流/A：200(1min)
工作溫度(充電)/℃：0～45
工作溫度(放電)/：-20~45
額定電壓/v：3.2
額定容量/Ah：40
質(zhì)量/g：1250
1、生產(chǎn)環(huán)境：磷酸鐵鋰電池包做為一個(gè)化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對(duì)溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，如果沒有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動(dòng)。
2、導(dǎo)電性差、鋰離子擴(kuò)散速度慢。高倍率充放電時(shí)，實(shí)際比容量低，這個(gè)問題是制約磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)難點(diǎn)。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應(yīng)用，這是一個(gè)主要的問題。
3、材料方面的影響，磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差，另外比較容易產(chǎn)生極化，降低容量的發(fā)揮;負(fù)極這塊主要是低溫充電，因?yàn)樗鼤?huì)影響到安全性問題;電解液這一塊，可能低溫下黏度會(huì)增大，鋰離子遷移阻抗會(huì)增大;第四個(gè)就是粘結(jié)劑，現(xiàn)這個(gè)對(duì)電池的低溫性能影響也是比較大的。
磷酸鐵鋰電池受溫度影響很大，在以動(dòng)力電池應(yīng)用領(lǐng)域和溫度影響較大的應(yīng)用環(huán)境，需要對(duì)電池進(jìn)行熱管理(風(fēng)冷、液冷等)才能提高電池的使用效率，延長電池系統(tǒng)使用壽命。
