结果与讨论 - 动力磷酸铁锂电池的性能研究

　　2 结果与讨论

　　本试验中，常温工况循环试验已完成72 815 次，高温工况循环试验已完成44 019 次，表2 为工况循环试验结果。常温100%功率等级下（ND1），循环72 815次，即满足相应车型行驶8.0×104 km，容量衰减为初始值的94.4%，直流内阻增加9.6%；高温100%功率等级下（AD4），循环44 019 次，即满足相应车型行驶4.8×104 km，容量衰减为初始值的82.4%，直流内阻增加36.7%。在高温、200%和300%功率等级下，容量分别衰减为初始值的80.5%和80.6%，直流内阻则分别增加38.1%和38.8%。下面具体分析工况循环中电池容量、直流内阻、交流内阻等的变化规律。

表2 工况循环试验结果

　　2.1 工况循环中容量变化

　　图3 为工况循环过程中ND1、AD4 不同倍率下放电的容量衰减趋势。常温100%功率等级（ND1），循环初期容量基本无衰减，循环6 000 次后容量开始有所减少，但衰减量少、衰减速率小；循环37 000次后ND1 容量衰减速率逐渐变大，50 000 次后容量衰减速率又有所减小。高温100%功率等级（AD4），循环初期即开始容量衰减，但其容量比相应常温循环时高，镍钴铝体系、锂锰氧体系也有类似的结果，这主要是由于磷酸铁锂的高温Li+扩散系数高于常温，活性材料能得到充分利用所致；循环至10 000次左右，AD4 容量与常温循环时持平；10 000 次后，容量衰减逐渐变大。图4 是ND1、AD4 的相对容量和相对直流内阻的变化趋势比较，其中SOC 指电池荷电态。由图4 可以更清晰地看到：常温循环中，ND1 容量衰减出现几个阶段，由初期的无衰减阶段到衰减速率逐渐增加阶段，随后又为渐缓的衰减阶段。高温循环初期，AD4 即进入容量衰减期，可能由于高温条件下容量充分发挥抵消了部分容量衰减，导致循环初期表现出与常温循环类似的衰减趋势，但当循环10 000 次后，AD4 容量开始持续衰减。

图3 工况循环过程中ND1、AD4 不同倍率放电容量衰减趋势

图4 ND1、AD4 相对容量（CF, 0.5C）及相对直流内阻（RF, SOC 为60%）变化趋势

　　工况循环过程中，在0.5C，1.0C 和2.0C 倍率下的放电容量接近，并有类似的衰减趋势。图5~6 分别为ND1 和AD4 在RPTs 测试中0.5C 倍率下的充放电曲线。ND1 循环68 485 次后，仍有与未循环电池几乎重合的充放电平台；AD4 循环40 917 次后仍有较好的充放电平台，只在充放电后期表现出一定的极化内阻变化，伴随可嵌入–脱嵌的Li+消耗，充放电平台缩短，放电容量减少。AD4 循环前后倍率放电能力比较见图7。循环前后相应放电倍率的平台区域欧姆降没有明显差别，循环3 312 次后，2.0C 倍率放电容量为同阶段0.5C 倍率放电容量的98.7%，循环40 917 次后为99.4%，说明长时间高温循环后电池仍保留了良好的倍率放电能力。

图5 ND1 循环前后充放电曲线（0.5C）

图6 AD4 循环前后充放电曲线（0.5C）

图7 AD4 循环前后倍率放电能力比较