电动自行车用磷酸铁锂电池的开发

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1、word专业整理电动自行车用磷酸铁锂电池的开发采用磷酸铁锂作为正极材料研制圆柱锂离子电池应用于电动自行车，评价磷酸铁锂电池及电池组在电动自行车等应用的可行性。采用IFR26650单体电池(标称容量3.2Ah)4并12串组成容量12Ah及电压38.4V（标称36V）的电池组；并配备BMS系统，对电池组采用均衡板来有效的对充电进行均衡控制。实验室及路试结果显示，此电池组循环寿命可以达到1000次以上；用于电动自行车，单次行使里程最大60公里，平均时速22公里/小时，路试行驶190次，累计行驶9900公里，电池的容量

2、未见明显衰减，模拟测试600次（折合行驶里程28000公里），容量保持82％以上。1、前言　　电动自行车具有环保、耗能低和成本低等特点，在日常交通中应用越来越多，前期的电动自行车电源以铅酸电池为主，环保和重量成为其应用的最大障碍，前段时间曾有公司大力开发镍氢电池组应用于电动自行车，去年有为数不多的公司开发了钴酸锂和锰酸锂锂离子电池组，由于价格和安全性的问题都没有得到市场的充分认可，同时行会和地方性的政策从多方面的考虑限制了电动车的重量和速度等指标。开发轻便、可靠、环保安全的电源成为市场的迫切需求，磷酸铁锂电池具

3、有良好的安全性能和长的循环寿命，材料环保，具有相对高的能量密度，所以我们开发了以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池，并且组装成了电池组，进行了充电和放电循环测试，并且实际组装在电动自行车上，并得到了良好的结果。2、实验部分　　使用PHOSTEC的磷酸铁锂（LFP）为正极材料，人造石墨为负极材料，使用LiPF6的EC/DMC/EMC溶液为电解液，使用UP3085隔膜制作IFR26650电池，容量3.2Ah，单体支持最高放电倍率4C，电池不使用PTC，使用CID安全阀（防爆压力20公斤力）。单体电池可以达到如表1所示的

4、性能。表1单体IFR26650电池性能表学习资料整理分享word专业整理　　为了能够支持电动自行车使用，对电池进行倍率放电性能测试和循环寿命测试，见图1和图2。测试的依据是以300W左右的电机进行设计，在其最大功率输出时，需要的电流为：300W/36V=8A，电池2C放电时候的输出功率为可以满足电动自行车的功率需求，电动自行车正常行驶时的输出功率约180W，即电池组的一般工作电流为5A，单个电池的负载电流约为0.5C，电池和电池组的0.5C循环寿命见图1和图5。测试显示单体电池的循环寿命1000次可以保持80％

5、。电池和电池组基本数据见表2。表2电池和电池组基本数据学习资料整理分享word专业整理图1单体IFR26650电池0.5C循环寿命选取容量3200＋/－20mAh，内阻22＋/－2mΩ的26650电池，先充电30％，搁置30天后选择电压偏差在+/-3mV以内的电池进行4并12串组合，制作两组电池组。电池组使用串联充电方式，控制电池组端电压上限为45V。电池组使用直流45V2A充电器充电，一组使用电子负载放电，并进行这样的循环测试；另外一组使用相同的充电器充电后安装在电动自行车上进行道路行驶测试。测试过程中记录每

6、次的放电容量，放电后电池组内每一个并联组合的电压、充电后电池组内每一个并联组合的电压和每次电动自行车的行驶里程、平均速度。图2单体IFR26650电池放电倍率曲线学习资料整理分享word专业整理　　对电池组的电路部分进行了设计，目的是提高循环过程中电池不被过充电和过放电，设计了一款均衡板，采用电阻均衡的原理(1)，即给每一个并联组合加装一个放电电阻，通过IC进行控制，当某并联组电池的电压超出设定值，对其进行部分放电，使得其电压和整组电池保持一致，设计的优点是成本低，原理简单容易实现。以上1＃电池组进行了600次

7、充电和放电循环，容量由11.7Ah到9.6Ah，容量保持率82％，2＃电池组进行路试，路试200次，累计行驶9900公里，单次行驶里程从55公里衰减到45公里，平均时速22公里/小时。　　3、结果分析与讨论　　3.1电池充电电压的变化　　电池组使用直流充电器充电，控制端电压，在每次充电结束后30分钟测试每个并联组的电压。根据图3所示，电池组组内的每串联电池的电压在一开始就出现了发散现象，提示我们可能采用其他的初始状态进行一致性分选可能得到更好的结果，例如，全部不带电组合或者全部电池满电组合。电压的分散程度在循环

8、的进行到大约200次的时候，发散变得严重，其中第二个串联组出现了电压偏低，第三个串联电池组电压偏高现象，于是在第223次充电前为电池组加装了均衡线路板，电池组的电压差得到了有效的收敛，从前期的最大390mV、平均197mV收敛到70mV，收敛后的电池组容量没有发生明显的变化，是因为电池组的容量不受带电最多的一组电池影响，而是受最低的影响，此处也体现了此均衡板的缺点，即无法给没有充满电的