電池的儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)二
　　(1)選擇≥45只單體蓄電池，在常溫下，以9000mA(1C）電流在3.65～2V區(qū)間充放電循環(huán)3周，得到測(cè)試前電池的容量值，并按照Freedom CAR標(biāo)準(zhǔn)中的HPPC(5C放3.75C反饋)測(cè)試方法對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試，最后分別以100％、80％ 、50％、30％、O％SOC狀態(tài)(每種SOC9只電池)結(jié)束，擱置15h后，測(cè)量其電壓、交流內(nèi)阻等基本數(shù)據(jù)后待測(cè)；
　　(2)分別選擇3只100％、80％、50％、30％、O％SOC狀態(tài)共15只電池放人45℃烘箱中擱置三個(gè)月；分別選擇3只100％、80％、50％、30％、0％SOC狀態(tài)共15只電池放人23℃空調(diào)屋中擱置三個(gè)月；擱置過程中，每28天對(duì)這些電池進(jìn)行交流內(nèi)阻、1 C容量和HPPC測(cè)試。
 
數(shù)據(jù)和討論：實(shí)驗(yàn)二存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的交流內(nèi)阻變化
　　圖3和圖4分別給出了不同SOC（100％、80％、50％、30％、0％）電池在25和45℃環(huán)境下擱置三個(gè)月過程中的交流內(nèi)阻變化率曲線，對(duì)比兩圖可見，高溫45℃擱置后的電池交流內(nèi)阻增加明顯高于25℃擱置的電池，這與實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果是一致的。另外，我們也發(fā)現(xiàn)，不同溫度擱置下，對(duì)于電池交流內(nèi)阻影響最小的電池存儲(chǔ)SOC是不同的，25℃下，影響最小的是80％SOC，而45℃下，各個(gè)SOC存儲(chǔ)后交流內(nèi)阻增加都很大，相對(duì)較小的是30％SOC。文獻(xiàn)[5]中報(bào)道，影響電池?cái)R置過程中交流內(nèi)阻變化主要是正極LiFePO4電荷傳遞電阻隨溫度及SOC的變化。從我們的測(cè)試結(jié)果來看，正極LiFePO4電荷傳遞電阻隨溫度的升高，SOC從中部(30％～80％SOC)向兩端(0％、100％)的變化增加越快。而當(dāng)兩種因素共同作用到電池上時(shí)，就表現(xiàn)出如圖3和圖4給出的結(jié)果，不同溫度下對(duì)電池內(nèi)阻影響較小的SOC是不同的。

圖3 25℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的交流內(nèi)阻變化率
 

圖4 45℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的交流內(nèi)阻變化率
 
數(shù)據(jù)和討論：試驗(yàn)二存儲(chǔ)3個(gè)月過程中電池1C容量變化
　　圖5和圖6分別給出了不同SOC（100％、80％、50％、30％、0％）電池在25和45℃環(huán)境下擱置三個(gè)月過程中1C容量變化率曲線，對(duì)比靚圖可見，高溫45℃擱置后的電池1C容量衰減明顯高于25℃擱置的電池，這與實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果也是一致的。0%SOC下存儲(chǔ)對(duì)電池容量衰減影響最小。
 

圖5 25℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的1C容量變化率
 

圖6 45℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的1C容量變化率
 
LiFePO4/石墨體系動(dòng)力電池在存儲(chǔ)過程中其容量的變化主要由以下三個(gè)因素共同作用造成：
　　(1)負(fù)極不可逆容量的形成，主要是隨著存儲(chǔ)時(shí)間的延長，部分嵌入負(fù)極石墨層中的鋰失去活性，變成死鋰，無法通過放電回到正極，這些死鋰的形成對(duì)容量變化的影響是負(fù)面的，因此隨著SOC的增加，因?yàn)檫@種原因失去的容量會(huì)越多；
　　(2)根據(jù)歐姆定律：U=UR+Ur=I(R+r)，式中：U為電池電動(dòng)勢(shì)；UR為電路端電壓；Ur為電池內(nèi)耗電壓；R為外電路電阻；r為電池本身內(nèi)阻；I為放電電流。由于受到擱置過程中內(nèi)阻增加的影響； 增加，端電壓 減小，放電時(shí)端電壓提前到達(dá)，放電時(shí)長較存儲(chǔ)初期減小，則使放電容量降低，這種影響也是負(fù)面的；
　　(3)正極LiFePO4隨著存儲(chǔ)時(shí)間的延長，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，這種影響是正面的，因此容量增加可能會(huì)出現(xiàn)在存儲(chǔ)的初期。從以上三點(diǎn)分析來看，就可以看出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是綜合了這三種影響之后的最終結(jié)果。
 
數(shù)據(jù)與討論：實(shí)驗(yàn)二存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的直流內(nèi)阻變化
　　圖7和圖8分別給出了不同SOC(100％、80％、50％、30％、0％)電池在25和45℃環(huán)境下擱置三個(gè)月過程中的直流內(nèi)阻變化率曲線，對(duì)比兩圖可見，高溫45℃擱置后的電池直流內(nèi)阻反而略低于25℃擱置的電池。直流內(nèi)阻隨SOC的變化在不同溫度下擱置規(guī)律是相似的，增加率由高到低分別是O％、
100％、30％、80％和50％SOC。
 

圖7 25℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的直流內(nèi)阻變化率

圖8 45℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的直流內(nèi)阻變化率
 
數(shù)據(jù)與討論：實(shí)驗(yàn)二存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的功率能力變化

圖9 25℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的放電功率能力變化率

圖1O 45℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的放電功率能力變化率

圖11 25℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的反饋功率能力變化率

闊12 45℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的反饋功率能力變化率
 
　　圖9、圖1O和圖11、圖12分別給出了不同SOC(100％、80％、50％、30％、0％)電池在25和45℃環(huán)境下擱置三個(gè)月過程中的放電功率能力變化率和反饋功率能力變化率曲線，對(duì)比兩圖可見，高溫45℃擱置后的電池直流內(nèi)阻反而略低于25℃擱置的電池。功率能力隨SOC的變化在不同溫度下擱置規(guī)律是相似的，增加率由高到低分別是0％、100％、30％、80％和50％S0C。
　　從以上的結(jié)果來看，電池功率能力的變化與電池直流內(nèi)阻的變化規(guī)律是完全相同的，這是由于動(dòng)力電池功率能力的變化依賴于電池直流內(nèi)阻的變化，它是電池在不同簡單工況下充放電時(shí)的最直接反映。電池直流內(nèi)阻主要由歐姆內(nèi)阻和活化阻抗兩方面組成，歐姆內(nèi)阻的變化規(guī)律從數(shù)值上與交流內(nèi)阻變化相近，因此，直流內(nèi)阻變化規(guī)律與交流內(nèi)阻變化規(guī)律都是隨SOC從中部30％～80％SOC)向兩端(0％、100%)的變化而增加越快，但是活化阻抗則受溫度影響略突出一些，溫度越高，活化能越小，即活化阻抗越小。所以測(cè)試數(shù)據(jù)反映出45℃擱置后的電池直流內(nèi)阻反而略低于25℃擱置的電池。
 
結(jié)果
　　通過測(cè)試電池在不同溫度、不同SOC下擱置后的交流內(nèi)阻、容量、直流內(nèi)阻、功率能力等電池性能的變化，發(fā)現(xiàn)電池在擱置過程中各種性能的變化規(guī)律是不同的，在電池的實(shí)際存儲(chǔ)中，需要根據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間的長短和電池的使用方向選擇合適的存儲(chǔ)條件。例如電池在功率能力方面使用頻率較高時(shí)，為保證功率能力，需要適當(dāng)?shù)奶岣叽鎯?chǔ)溫度，而電池只在低倍率簡單充放條件下使用時(shí)，則可選擇偏低的存儲(chǔ)溫度。綜合上述測(cè)試結(jié)果，常溫下5O％SOC的電荷狀態(tài)是一種比較有利于電池性能發(fā)揮的存儲(chǔ)狀態(tài)。

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本文由日本NEC鋰電池中國營銷中心于2023-11-19 17:17:03 整理發(fā)布。
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