磷酸铁锂动力电池工况循环性能研究

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1、第28卷第11期电子元件与材料Vol.28No.112009年11月ELECTRONICCOMPONENTSANDMATERIALSNov.2009研究与试制磷酸铁锂动力电池工况循环性能研究1,212赵淑红，吴锋，王子冬（1.北京理工大学化工与环境学院，北京100081；2.中国北方车辆研究所国家863动力电池检测基地，北京100072）摘要:重点研究了不同温度、不同功率等级的工况循环条件下，磷酸铁锂动力电池容量、内阻等的变化规律，期望对建立合理的循环寿命评价测试方法有所帮助。研究结果显示：25℃、100%功率等级条件下，循环728

2、15次，即4满足相应车型行驶8.0×10km，电池容量衰减了5.6%，直流内阻增加9.6%。工况循环过程中电池正、负极嵌入–脱嵌能力均有不同程度衰减，但负极衰减更大，其SEI膜（固体电解质相界面膜）阻抗、电荷转移阻抗有显著增加。关键词:动力电池；磷酸铁锂；石墨；工况循环；容量；内阻doi:10.3969/j.issn.1001-2028.2009.11.013+中图分类号:TM912；U469.722文献标识码:A文章编号:1001-2028（2009）11-0043-05Studyonoperatingmodecycleperfo

3、rmanceoflithiumionpowerbatterywithnaturalgraphiteandLiFePO41,212ZHAOShuhong,WUFeng,WANGZidong(1.SchoolofChemicalEngineeringandtheEnvironment,BeijingInstituteofTechonlogy,Beijing100081,China;2.National863ProgramPowerBatteryTestBase,ChinaNorthVehicleResearchInstitute,Bei

4、jing100072,China)Abstract:ThevariationrulesofcapacitiesandinternalresistancesoflithiumionpowerbatterywithLiFePO4electrodewerestudiedatdifferenttemperaturesandsimulatedlevelsoftheoperatingmodecycletodevelopreasonablecyclelifeevaluationandtestingmethods.Theresultsshowtha

5、tafter72815cycles,equivalenttocorrespondingvehicle4drivingfor8.0×10km,capacityfadeandtheincreaseofDCinternalresistanceare5.6%and9.6%respectivelyat25℃and100%simulatedlevel.Duringtheoperatingmodecycling,thecapabilityfadeoflithiation-delithiationismainlyattributedtothecat

6、hodeofbattery,althoughtheanodealsohasacertainextentfade.TheincreasingofimpedanceofSEIfilm(soliddielectricphaseinterfacialfilm)andchargetransferresistanceisobvious.Keywords:powerbattery;LiFePO4;graphite;operatingmodecycle;capacity;internalresistance随着全球市场电动汽车商品化步伐的日益加积累

7、，对电池循环寿命的衰变机理研究不深，导致快，对高功率和高能量锂离子动力电池需求迅速增循环寿命评价方法单一，不能适应快速发展的动力加，亟需研究制定相关标准和测试方法。美国ATD电池应用需求。项目、日本NEDO项目中，已经就此开展了大量系笔者所在课题组以具有成本低、寿命长以及安[1-4]统性研究工作，除分析研究电池的失效机理，开全性能好等特点的磷酸铁锂动力电池体系为研究对发长寿命、更安全的车用锂离子电池，同时将建立象，通过恒流循环、工况循环及储存试验等方法，适用于各种电池体系包括循环寿命在内的测试评价分析探讨该电池体系在循环过程中的失效

8、机理，期[5-6]方法作为项目开发的重要组成部分。我国在动力望对建立合理的循环寿命评价方法有所帮助。笔者电池测试评价方法方面的研究工作开展较晚，特别研究了磷酸铁锂动力电池（以下称电池）在工况循是在循环寿命评价方面，由于缺乏前期工作和数