磷酸铁锂电池循环性能衰减规律及加速寿命试验的研究

发布时间：2021-07-17 11:32

　　由于锂离子电池具有高能量密度、高功率密度等优势,随着电池技术的进步,其应用领域逐渐从电子产品上的消费类电池延伸到混合动力汽车、纯电动汽车上的动力电池以及电网电站中的大型储能电池。与之前消费类电池一到三年的使用寿命不同,无论是动力电池还是储能电池,其作为能源系统在应用中成本较高,并且其搭载的设备装置往往要求长达10年以上的使用服务周期,这对锂离子电池寿命提出了更高的要求,同时,电池在使用过程中会经历复杂的工况条件与外部环境条件,基于实际使用情况与工作条件对锂离子电池寿命进行测试需要很长的时间,无法满足产品开发需求,因此对锂离子电池加速寿命试验的研究变得十分重要而迫切。本论文分别以环境温度、循环倍率、大倍率放电为加速应力条件,对LiFePO₄/graphite电池进行加速寿命试验,研究不同条件对全电池循环性能衰减的加速影响,通过对拆解后全电池的正负极材料及电解液进行测试表征,定量分析影响全电池容量衰减的老化因素及影响作用方式,对比加速条件与非加速条件下电池性能衰减规律,进而获得可用于合理加速锂离子电池寿命的加速应力条件及范围。研究环境温度（25℃、35℃、45℃和55... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

电池性能衰减的原因、影响及对应的衰减模式

1-2 所示为活性锂损失造成锂离子电池容量衰减的示意图[67]电过程中，锂离子从正极材料中脱出，当充电截止时，正极的锂损失（Loss of Lithium Inventory，LLI）的影响。然而，负止时会随着电池衰减而变化，由于 LLI，每次充电嵌入负极少，负极 SOC 降低。因此，这使得放电时正负极在放电曲越来越小，即全电池的可用容量下降。

而在图 1-3（d）中，嵌锂态的负极材料损失，在放电过程中，该部分子无法脱出，负极电位提前上升，导致正极 SOC 在放电结束时升高可用容量也整体向右移动。总之，造成锂离子全电池容量衰减的老化因素一般为活性锂的损失与的损失，但是对于不同使用条件及不同电池材料，其具体的容量衰减具体分析。

【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池负极衰减机理的研究进展[J]. 李利淼,吕岩,仝俊利,郭建峰.  电源技术. 2017(02)
[2]基于锂离子电池老化行为的析锂检测[J]. 张剑波,苏来锁,李新宇,葛昊,张雅琨,李哲.  电化学. 2016(06)
[3]锂离子电池大倍率放电热特性研究[J]. 张松通,李萌,邱景义,余仲宝.  电源技术. 2016(11)
[4]动力锂电池的寿命研究综述[J]. 李广地,吕浩华,袁军,李波.  电源技术. 2016(06)
[5]动力锂离子电池循环后的性能分析[J]. 李杨,张娜.  电池. 2016(01)
[6]动力锂电池性能衰减过程内部结构分析研究[J]. 王锋超,赵光金,吴文龙,宋波,赵文武.  电源技术. 2015(09)
[7]锂离子电池日历寿命研究进展[J]. 李新静,张佳瑢,魏引利,刘炎金,丁绍玉.  电源技术. 2015(08)
[8]锂离子电池加速循环新评估方法研究[J]. 曹锦珠,席树存,郭子绮,何鹏林.  安全与电磁兼容. 2014(06)
[9]存储条件对磷酸铁锂锂离子电池性能的影响[J]. 贺狄龙,马冬梅,段雪琴,宋金保.  电池. 2014(04)
[10]空间锂离子电池寿命影响因素以及寿命预计[J]. 王志飞,罗广求.  电源技术. 2013(08)



本文编号：3288095