鋰電池在高溫和低溫環(huán)境下的性能
鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1364次 | 2023年09月06日
四部委發(fā)布的《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》通知對(duì)鋰離子動(dòng)力電池的使用環(huán)境也有“使用環(huán)境-30℃至55℃的溫度目標(biāo)”。這里提出了動(dòng)力電池的溫度要求:電池可以在低溫-30℃和高溫-55℃下使用,但沒(méi)有明確說(shuō)明是電池單元、模塊還是電池組/系統(tǒng),也沒(méi)有明確說(shuō)明電池在這個(gè)溫度范圍內(nèi)如何使用(或者沒(méi)有提出在這個(gè)溫度范圍內(nèi)的性能要求),特別是低溫-30℃的要求(比如在這個(gè)溫度下的容量要求和功率要求)。
低溫可充電電池
三元和磷酸亞鐵鋰體系
-20低溫充電0.5C,充放電循環(huán)300周以上;
-40低溫充電0.2C,充放電循環(huán)300周以上。
低溫放電電池
三元和磷酸亞鐵鋰體系
-40℃ 5C高倍率連續(xù)放電,容量保持率80%以上;
-50℃低溫放電,容量保持率在75%以上。
關(guān)于動(dòng)力電池在高溫或低溫下的要求,我們先來(lái)看看相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)是如何規(guī)定的:
1、QC/T743-2006電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子電池。這是之前執(zhí)行的舊電池標(biāo)準(zhǔn),與高溫和低溫相關(guān)的要求主要針對(duì)單體電池:
C/3在-20±2℃下的放電容量不得低于額定值的70%。
55±2℃時(shí)C/3放電容量不小于額定值的95%。
100%SOC在55±2℃儲(chǔ)存7天后,電荷保持率不低于額定值的80%,容量恢復(fù)不低于額定值的90%。
2、GB/T31486-2015電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力電池電氣性能要求和試驗(yàn)要求。這是最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單體電池和模塊的要求,其中對(duì)電池模塊的高低溫性能要求是:
-20±2℃下的1C放電容量不低于初始容量的70%。
55±2℃下1C放電容量不低于初始容量的90%。
在55±2℃下以100%SOC儲(chǔ)存7天后,其電荷保持率不低于初始容量的85%,容量恢復(fù)應(yīng)不低于初始容量的90%。
3、GB/T31467.1/2-2015電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子電池及系統(tǒng)第1/2部分:高功率/高能量應(yīng)用的試驗(yàn)程序。該標(biāo)準(zhǔn)系列是關(guān)于電池組/系統(tǒng)的要求。它只提供測(cè)試方法,不提供具體要求。與高溫和低溫相關(guān)的要求是:
容量和能量測(cè)試(這是1C的連續(xù)放電)的最高和最低溫度為:40℃和-20℃
電源和內(nèi)阻測(cè)試(短時(shí)大電流放電)的最高和最低溫度分別為:40℃和-20℃??蛰d容量損失試驗(yàn),最高溫度為40℃
貯存時(shí)的容量損失試驗(yàn),最高溫度為45℃
高低溫啟動(dòng)功率試驗(yàn),最高和最低溫度分別為:40℃和-20℃
能效測(cè)試,最高和最低溫度分別為:40℃和-20℃
通過(guò)取最大值和最小值,可以看出當(dāng)前的溫度標(biāo)準(zhǔn)要求是:
電池組電池和模塊:-20~55℃
電池組/電池系統(tǒng):-20~45℃
對(duì)比《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》的目標(biāo),我們可以看到:
1.電池單元/模塊
高溫目標(biāo)與單體/模塊的當(dāng)前高溫一致。
低溫目標(biāo)比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)低10℃,達(dá)到-30℃
2.電池組/系統(tǒng)
高溫目標(biāo)比當(dāng)前電池組/系統(tǒng)溫度高10℃,達(dá)到55℃
低溫目標(biāo)比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)低10℃,達(dá)到-30℃
圖1是鋰離子電池在不同低溫下的放電容量曲線(xiàn)示意圖(這里用來(lái)表示總的變化趨勢(shì))。與室溫20℃相比,-20℃低溫容量有明顯衰減,-30℃容量損失更多,-40℃容量不足一半。