磷酸鐵鋰電池健康狀態(tài)SOH的影響因素

來源：存能電氣  日期：2019-07-15 09:27  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池健康狀態(tài)SOH的影響因素。磷酸鐵鋰電池健康狀態(tài)(SOH)的主要判斷依據(jù)是當(dāng)前靜態(tài)容量，因其測試過程耗時(shí)長、測試條件要求高、測試環(huán)境特殊，通常在實(shí)驗(yàn)室中完成，不適用于工程實(shí)現(xiàn)。鋰電池健康狀態(tài)評(píng)估對(duì)電池的使用、維護(hù)和經(jīng)濟(jì)性分析具有指導(dǎo)意義。

　　磷酸鐵鋰電池健康狀態(tài)SOH的影響因素

　　磷酸鐵鋰電池的老化是一個(gè)長期漸變的過程，磷酸鐵鋰電池的健康狀態(tài)受溫度、電流倍率、截止電壓等多種因素影響。電池SOH表征當(dāng)前電池相對(duì)于新電池存儲(chǔ)電能的能力，以百分比的形式表示電池從壽命開始到壽命結(jié)束期間所處的狀態(tài)，用來定量描述當(dāng)前電池的性能狀態(tài)。電池的性能指標(biāo)較多，國內(nèi)外對(duì)SOH有多種定義，概念上缺乏統(tǒng)一，目前SOH的定義主要體現(xiàn)在容量、電量、內(nèi)阻、循環(huán)次數(shù)和峰值功率等幾個(gè)方面。

　　近年來，國內(nèi)外有很多文獻(xiàn)研究磷酸鐵鋰電池老化機(jī)理和規(guī)律，普遍認(rèn)為鋰離子沉積、SEI膜增厚和活性物質(zhì)損失等是造成電池老化和容量衰減的主要原因。鋰電池的濫用會(huì)加速電池老化，電池的正常充放也會(huì)影響電池健康狀態(tài)，加速電池老化。

　　1、溫度對(duì)磷酸鐵鋰電池SOH的影響

　　溫度通常被認(rèn)為是影響磷酸鐵鋰電池健康狀態(tài)的主要因素，溫度對(duì)電池的性能有雙重影響，一方面高溫會(huì)加快電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速度，提升磷酸鐵鋰電池的效率和性能，同時(shí)高溫也會(huì)加速一些不可逆的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，造成鋰電池的活性物質(zhì)減少，引起電池的老化和容量衰減。

　　2、充放電電流倍率對(duì)鋰電池SOH的影響

　　充放電倍率會(huì)影響鋰電池的壽命，以三種不同放電倍率對(duì)索尼18650電池進(jìn)行300次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，其電池容量分別衰減9.5%、13.2%和16.9%，電池內(nèi)阻分別增加12.4%、18.3%和27.7%，同時(shí)高倍率放電會(huì)在電池內(nèi)部產(chǎn)生更多的熱量，加速電池老化，電子顯微鏡下觀察到高倍率電池放電的電極表面SEI膜比低倍率放電的要厚。

　　3、放電深度對(duì)電池SOH的影響

　　磷酸鐵鋰電池充放電深度對(duì)電池健康和老化有影響，有觀點(diǎn)認(rèn)為電池有累計(jì)的總轉(zhuǎn)移能量，基于總轉(zhuǎn)移能量進(jìn)行電池的容量衰減和老化分析。電池容量衰減到85%之前，電池累計(jì)轉(zhuǎn)移的能量在深充深放與淺充淺放這兩種模式下基本相同，當(dāng)電池容量衰減到85%~75%時(shí)，鋰電池累計(jì)轉(zhuǎn)移的能量和能量效率上深充深放模式都優(yōu)于淺充淺放的模式。

　　4、循環(huán)區(qū)間對(duì)鋰電池SOH的影響

　　鋰電池充放電循環(huán)區(qū)間也會(huì)影響電池老化過程，循環(huán)區(qū)間不同對(duì)應(yīng)的充放電電池內(nèi)阻不一樣，因此循環(huán)過程中磷酸鐵鋰電池發(fā)熱和反應(yīng)略有不同，長期將影響電池的健康和老化。因此有專家建議電池SOC范圍在20%~80%，這樣有利于電池健康和循環(huán)壽命。

　　綜上，磷酸鐵鋰電池運(yùn)行的溫度、充放電倍率、放電深度、循環(huán)區(qū)間和充放電截止電壓等都會(huì)對(duì)電池的健康狀態(tài)和壽命產(chǎn)生影響。目前，鋰電池健康狀態(tài)影響因素研究處于定性研究階段，這些影響因素對(duì)電池老化的定量分析以及各因素相互耦合關(guān)系是研究的難點(diǎn)，也是未來電池健康和壽命研究熱點(diǎn)。

　　鋰電池的健康狀態(tài)和壽命研究越來越受重視，然而電池的SOH研究還處于初級(jí)狀態(tài)，磷酸鐵鋰電池的SOH研究涉及電池內(nèi)部狀態(tài)變量，如電化學(xué)模型中電池內(nèi)部溫度、電解液濃度和內(nèi)阻等狀態(tài)，而電池的內(nèi)部狀態(tài)準(zhǔn)確監(jiān)控非常困難，還需要對(duì)這些狀態(tài)變量進(jìn)行定量分析，這使得電池的SOH研究需要解決的問題難度大。