本文以圓柱型9Ah鋁殼lifepo4磷酸鐵鋰石墨電池為研究對象，研究了電池在55/45/23和-10℃下存儲過程中和存儲后電池的容量、電壓、交流電阻等的變化，并著重測試了電池在45/23℃下存儲前后直流內阻、功率能力、恒流充入比、庫侖/能量效率等的表征參數變化，并分析了這些參數變化對整車電池組性能的影響，給出了lifepo4磷酸鐵鋰石墨體系動力電池的最佳存儲方式。
 
　　試驗以圓柱32131型鋁殼lifepo4磷酸鐵鋰石墨電池為研究對象，額定容量9Ah，正、負極活性物質分別為lifepo4磷酸鐵鋰、人造石墨。45/55℃存儲使用DHP200型電熱恒溫培養(yǎng)箱；低溫使用低溫冰箱；電性能測試設備為CT-3008W-5V100A-TF測試柜；交流內阻測試設備為HIOKI3554蓄電池內阻測試儀，AC1kHz。
 
電池的儲存實驗一
　　(1)選擇≥60只單體蓄電池，在常溫下，以4500mA(0.5C)電流在3.65～2V區(qū)間充放電循環(huán)3周，得到測試前電池的容量值，最后分別以100％、50％、0％SOC狀態(tài)(每種SOC20只電池)結束，使容量達到穩(wěn)定，擱置15h后，測量其電壓、交流內阻等基本數據后待測；
　　(2)分別選擇4只100％、50％、0％SOC狀態(tài)共12只電池放人55℃烘箱中擱置28天；分別選擇4只100％、50％、0％SOC狀態(tài)共12只電池放入45℃烘箱中擱置28天；分別選擇4只100％、50％、0％ SOC狀態(tài)共12只電池放入23℃空調屋中擱置28天；分別選擇4只100％、50％、0％ SOC狀態(tài)共12只電池放人-10℃冰箱中擱置28天；擱置過程中，每7天對這些電池進行內阻和電壓測試；
　　(3)擱置結束后，電池上測試柜，在常溫下，以4500mA(0.5C)電流在3.65～2V區(qū)間放充電循環(huán)3周，得到存儲后的電池容量。
 
數據與討論：實驗一存儲28天過程中電池的電壓、內阻、容量變化
　　圖1中給出了實驗電池存儲28天過程中的電壓(開路電壓)變化，從圖1可見不同溫度、不同SOC狀態(tài)下存儲過程中開路電壓變化并不明顯，一致性最好的是在50％SOC態(tài)下，變化最大的是0％SOC態(tài)下。這與lifepo4磷酸鐵鋰石墨體系電池在不同SOC狀態(tài)下的極化有很大關系，一般地，該系列電池在空電即0％SOC時極化最大，50％SOC極化最小。從圖1中0％SOC不同溫度下的電壓變化關系也可見，溫度升高有利于電池快速達到極化后的穩(wěn)定狀態(tài)。利用這一原理，在電池整車模組配組時，可以通過升溫，快速將極化狀態(tài)相近的電池挑選出來。

圖1 存儲28天過程中電池的電壓（V）變化圖
 
　　實驗電池存儲28天過程中的交流內阻變化如圖2所示，從圖2可見，交流內阻測試值隨溫度的升高而減小，這是由于溫度越高，電池內部各個組分的導電能力越強。但經過存儲后，恢復到常溫再進行測試，所有電池的內阻均相差不大，但不同SOC、不同溫度下存儲后電池交流內阻變化還是比較明顯的。45/55℃高溫、100％SOC條件存儲后的電池內阻增加明顯較大，這是由于經過高溫高SOC存儲后，lifepo4磷酸鐵鋰/石墨體系電池中石墨負極表面的SEI增厚，電解質LiPF6微量分解，使SEI成份形成了阻抗較大的無機鹽類如LiF等。

圖2 存儲28天過程中電池的交流內阻（mΩ）變化圖
 
　　表1中列出了電池經過28天存儲后容量的變化數據，從數據中可見，相比于高SOC態(tài)，低SOC更利于電池的容量存儲，從數據中可見，除低溫0％SOC、-10℃情況下容量有損失外，其他0％SOC態(tài)下的電池容量均有一定程度的增加，這一現象的出現可能是由于經過存儲后，正極材料二次粒子顆粒開裂，形成了新鮮界面，重新具有了脫嵌鋰離子的活性。實際上，這一現象也出現在不經存儲而直接進行循環(huán)的電池，這些電池在初始的幾十周循環(huán)過程中，容量也是在逐漸增加的。
 
表1 存儲28天前后電池的容量數據表

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本文由日本NEC鋰電池中國營銷中心于2023-11-19 17:16:07 整理發(fā)布。
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