电动车用三元材料锂离子电池低温性能研究
来源：宝鄂实业
2020-04-04 13:12
点击量：次
锂离子电池以其低成本、长寿命、高性能的特点，正逐渐成为电动汽车的核心动力源。本文基于电动汽车电池三元材料,电池水平,产能效率,能源效率不同的温度、直流电阻,电源性能测试等,详细分析了三元电池在低温下各种性能,结果表明,三元锂电池在低温下具有较高的性能,如放电功率,与同等规格的磷酸铁锂电池相比，可增加10%，满足低温要求。
近年来，由于环境污染日益严重，各国争相发展新能源汽车产业。锂离子电源作为纯电动汽车和混合动力汽车的配套电源，以其低成本、长寿命、高比能、高比功率等特点成为现阶段汽车的主要动力源[1-5]。目前，电动汽车使用的主要电池是磷酸铁锂电池，因其安全性能好、寿命长、性价比高而广受欢迎。然而，随着技术的不断发展，磷酸铁锂材料的能量密度已经达到瓶颈，难以满足未来电动汽车的需求。三元锂(NixCoxMnx) O2电池具有LiNiO2比容量高、LiCoO2循环性能好、LiMn2O4安全性高、成本低的特点，逐渐成为未来电动汽车动力电池的主要选择。
电池所使用的环境温度对电池的容量、能量、内阻、功率等性能有很大的影响。低温作为汽车能源的核心，是一种常用的工况。本文选取了工业化电动汽车用三元电池，并在电池组水平上对其低温电气性能进行了测试和分析，为汽车低温性能的发展提供了重要的依据。
三元材料电池低温性能试验方法
采用Bitrode(美国)、型号ftf-600-600bs、SDH4045P大型高低温交变湿热试验箱。测试系统主要由机柜、充放电模块和上位机测试软件组成。该测试系统用于测试单个锂离子电池的充放电和性能。通过监控软件对电池组的测试数据进行分析、处理和存档，从而完成对电池性能的评估。电池系统测试参数包括:充放电电流、电池温度、电池电压、充放电容量、充放电时间等。
(1)电池容量和能量测试方法
在25℃时，电池组以0.5c充电，直至单体电池达到最大充电截止电压。当温度达到规定的温度并稳定下来后，在工作状态下进行放电，直到单体的最小允许放电截止电压达到。记录放电容量和能量。
(2)电池组直流内阻测试方法
根据容量测试数据，分别在soc100%， 90%， 80%…在10%条件下，利用车辆在加速条件下的最高输出功率对应的平均放电电流，放电10s，计算10s结束时的直流内阻值，可参考HPPC试验方法。
(3)电池低温功率测试方法
根据容量试验数据对电池组进行放电，分别测试90%荷电状态、60%荷电状态、30%荷电状态、20%荷电状态和10%荷电状态5个点的功率值，恒功率放电，分别得到放电功率为5 s和10 s。
3.试验结果分析
3.1电池规格
表1显示了三元和磷酸铁锂电池组的规格和型号。两个电池组的容量和额定电压相近。分别进行了性能试验，比较了三元和磷酸铁锂材料的低温性能，评价了三元电池在低温性能方面的优势。
3.2电池组的低温容量和能效比的测试与分析
对三元电池组进行了不同温度下的容量和能量测试，计算了三元电池组的能量效率和容量效率。
