本文以圓柱型9Ah鋁殼lifepo4磷酸鐵鋰石墨電池為研究對(duì)象，研究了電池在55/45/23和-10℃下存儲(chǔ)過程中和存儲(chǔ)后電池的容量、電壓、交流電阻等的變化，并著重測(cè)試了電池在45/23℃下存儲(chǔ)前后直流內(nèi)阻、功率能力、恒流充入比、庫(kù)侖/能量效率等的表征參數(shù)變化，并分析了這些參數(shù)變化對(duì)整車電池組性能的影響，給出了lifepo4磷酸鐵鋰石墨體系動(dòng)力電池的最佳存儲(chǔ)方式。

試驗(yàn)以圓柱32131型鋁殼lifepo4磷酸鐵鋰石墨電池為研究對(duì)象，額定容量9Ah，正、負(fù)極活性物質(zhì)分別為lifepo4磷酸鐵鋰、人造石墨。45/55℃存儲(chǔ)使用DHP200型電熱恒溫培養(yǎng)箱；低溫使用低溫冰箱；電性能測(cè)試設(shè)備為CT-3008W-5V100A-TF測(cè)試柜；交流內(nèi)阻測(cè)試設(shè)備為HIOKI3554蓄電池內(nèi)阻測(cè)試儀，AC1kHz。

電池的儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)一

(1)選擇≥60只單體蓄電池，在常溫下，以4500mA(0.5C)電流在3.65～2V區(qū)間充放電循環(huán)3周，得到測(cè)試前電池的容量值，最后分別以100％、50％、0％SOC狀態(tài)(每種SOC20只電池)結(jié)束，使容量達(dá)到穩(wěn)定，擱置15h后，測(cè)量其電壓、交流內(nèi)阻等基本數(shù)據(jù)后待測(cè)；

(2)分別選擇4只100％、50％、0％SOC狀態(tài)共12只電池放人55℃烘箱中擱置28天；分別選擇4只100％、50％、0％SOC狀態(tài)共12只電池放入45℃烘箱中擱置28天；分別選擇4只100％、50％、0％SOC狀態(tài)共12只電池放入23℃空調(diào)屋中擱置28天；分別選擇4只100％、50％、0％SOC狀態(tài)共12只電池放人-10℃冰箱中擱置28天；擱置過程中，每7天對(duì)這些電池進(jìn)行內(nèi)阻和電壓測(cè)試；

(3)擱置結(jié)束后，電池上測(cè)試柜，在常溫下，以4500mA(0.5C)電流在3.65～2V區(qū)間放充電循環(huán)3周，得到存儲(chǔ)后的電池容量。

數(shù)據(jù)與討論：實(shí)驗(yàn)一存儲(chǔ)28天過程中電池的電壓、內(nèi)阻、容量變化

圖1中給出了實(shí)驗(yàn)電池存儲(chǔ)28天過程中的電壓(開路電壓)變化，從圖1可見不同溫度、不同SOC狀態(tài)下存儲(chǔ)過程中開路電壓變化并不明顯，一致性最好的是在50％SOC態(tài)下，變化最大的是0％SOC態(tài)下。這與lifepo4磷酸鐵鋰石墨體系電池在不同SOC狀態(tài)下的極化有很大關(guān)系，一般地，該系列電池在空電即0％SOC時(shí)極化最大，50％SOC極化最小。從圖1中0％SOC不同溫度下的電壓變化關(guān)系也可見，溫度升高有利于電池快速達(dá)到極化后的穩(wěn)定狀態(tài)。利用這一原理，在電池整車模組配組時(shí)，可以通過升溫，快速將極化狀態(tài)相近的電池挑選出來。

圖1存儲(chǔ)28天過程中電池的電壓（V）變化圖

實(shí)驗(yàn)電池存儲(chǔ)28天過程中的交流內(nèi)阻變化如圖2所示，從圖2可見，交流內(nèi)阻測(cè)試值隨溫度的升高而減小，這是由于溫度越高，電池內(nèi)部各個(gè)組分的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。但經(jīng)過存儲(chǔ)后，恢復(fù)到常溫再進(jìn)行測(cè)試，所有電池的內(nèi)阻均相差不大，但不同SOC、不同溫度下存儲(chǔ)后電池交流內(nèi)阻變化還是比較明顯的。45/55℃高溫、100％SOC條件存儲(chǔ)后的電池內(nèi)阻增加明顯較大，這是由于經(jīng)過高溫高SOC存儲(chǔ)后，lifepo4磷酸鐵鋰/石墨體系電池中石墨負(fù)極表面的SEI增厚，電解質(zhì)LiPF6微量分解，使SEI成份形成了阻抗較大的無機(jī)鹽類如LiF等。

圖2存儲(chǔ)28天過程中電池的交流內(nèi)阻（mΩ）變化圖

表1中列出了電池經(jīng)過28天存儲(chǔ)后容量的變化數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中可見，相比于高SOC態(tài)，低SOC更利于電池的容量存儲(chǔ)，從數(shù)據(jù)中可見，除低溫0％SOC、-10℃情況下容量有損失外，其他0％SOC態(tài)下的電池容量均有一定程度的增加，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是由于經(jīng)過存儲(chǔ)后，正極材料二次粒子顆粒開裂，形成了新鮮界面，重新具有了脫嵌鋰離子的活性。實(shí)際上，這一現(xiàn)象也出現(xiàn)在不經(jīng)存儲(chǔ)而直接進(jìn)行循環(huán)的電池，這些電池在初始的幾十周循環(huán)過程中，容量也是在逐漸增加的。

表1存儲(chǔ)28天前后電池的容量數(shù)據(jù)表

電池的儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)二

(1)選擇≥45只單體蓄電池，在常溫下，以9000mA(1C）電流在3.65～2V區(qū)間充放電循環(huán)3周，得到測(cè)試前電池的容量值，并按照FreedomCAR標(biāo)準(zhǔn)中的HPPC(5C放3.75C反饋)測(cè)試方法對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試，最后分別以100％、80％、50％、30％、O％SOC狀態(tài)(每種SOC9只電池)結(jié)束，擱置15h后，測(cè)量其電壓、交流內(nèi)阻等基本數(shù)據(jù)后待測(cè)；

(2)分別選擇3只100％、80％、50％、30％、O％SOC狀態(tài)共15只電池放人45℃烘箱中擱置三個(gè)月；分別選擇3只100％、80％、50％、30％、0％SOC狀態(tài)共15只電池放人23℃空調(diào)屋中擱置三個(gè)月；擱置過程中，每28天對(duì)這些電池進(jìn)行交流內(nèi)阻、1C容量和HPPC測(cè)試。

數(shù)據(jù)和討論：實(shí)驗(yàn)二存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的交流內(nèi)阻變化

圖3和圖4分別給出了不同SOC（100％、80％、50％、30％、0％）電池在25和45℃環(huán)境下擱置三個(gè)月過程中的交流內(nèi)阻變化率曲線，對(duì)比兩圖可見，高溫45℃擱置后的電池交流內(nèi)阻增加明顯高于25℃擱置的電池，這與實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果是一致的。另外，我們也發(fā)現(xiàn)，不同溫度擱置下，對(duì)于電池交流內(nèi)阻影響最小的電池存儲(chǔ)SOC是不同的，25℃下，影響最小的是80％SOC，而45℃下，各個(gè)SOC存儲(chǔ)后交流內(nèi)阻增加都很大，相對(duì)較小的是30％SOC。文獻(xiàn)[5]中報(bào)道，影響電池?cái)R置過程中交流內(nèi)阻變化主要是正極LiFePO4電荷傳遞電阻隨溫度及SOC的變化。從我們的測(cè)試結(jié)果來看，正極LiFePO4電荷傳遞電阻隨溫度的升高，SOC從中部(30％～80％SOC)向兩端(0％、100％)的變化增加越快。而當(dāng)兩種因素共同作用到電池上時(shí)，就表現(xiàn)出如圖3和圖4給出的結(jié)果，不同溫度下對(duì)電池內(nèi)阻影響較小的SOC是不同的。

圖325℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的交流內(nèi)阻變化率

圖445℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的交流內(nèi)阻變化率

數(shù)據(jù)和討論：試驗(yàn)二存儲(chǔ)3個(gè)月過程中電池1C容量變化

圖5和圖6分別給出了不同SOC（100％、80％、50％、30％、0％）電池在25和45℃環(huán)境下擱置三個(gè)月過程中1C容量變化率曲線，對(duì)比靚圖可見，高溫45℃擱置后的電池1C容量衰減明顯高于25℃擱置的電池，這與實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果也是一致的。0%SOC下存儲(chǔ)對(duì)電池容量衰減影響最小。

圖525℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的1C容量變化率

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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圖645℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的1C容量變化率

LiFePO4/石墨體系動(dòng)力電池在存儲(chǔ)過程中其容量的變化主要由以下三個(gè)因素共同作用造成：

(1)負(fù)極不可逆容量的形成，主要是隨著存儲(chǔ)時(shí)間的延長(zhǎng)，部分嵌入負(fù)極石墨層中的鋰失去活性，變成死鋰，無法通過放電回到正極，這些死鋰的形成對(duì)容量變化的影響是負(fù)面的，因此隨著SOC的增加，因?yàn)檫@種原因失去的容量會(huì)越多；

(2)根據(jù)歐姆定律：U=UR+Ur=I(R+r)，式中：U為電池電動(dòng)勢(shì)；UR為電路端電壓；Ur為電池內(nèi)耗電壓；R為外電路電阻；r為電池本身內(nèi)阻；I為放電電流。由于受到擱置過程中內(nèi)阻增加的影響；增加，端電壓減小，放電時(shí)端電壓提前到達(dá)，放電時(shí)長(zhǎng)較存儲(chǔ)初期減小，則使放電容量降低，這種影響也是負(fù)面的；

(3)正極LiFePO4隨著存儲(chǔ)時(shí)間的延長(zhǎng)，二次粒子顆粒開裂，形成了新鮮界面，重新具有了脫嵌鋰離子的活性，這種影響是正面的，因此容量增加可能會(huì)出現(xiàn)在存儲(chǔ)的初期。從以上三點(diǎn)分析來看，就可以看出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是綜合了這三種影響之后的最終結(jié)果。

數(shù)據(jù)與討論：實(shí)驗(yàn)二存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的直流內(nèi)阻變化

圖7和圖8分別給出了不同SOC(100％、80％、50％、30％、0％)電池在25和45℃環(huán)境下擱置三個(gè)月過程中的直流內(nèi)阻變化率曲線，對(duì)比兩圖可見，高溫45℃擱置后的電池直流內(nèi)阻反而略低于25℃擱置的電池。直流內(nèi)阻隨SOC的變化在不同溫度下擱置規(guī)律是相似的，增加率由高到低分別是O％、

100％、30％、80％和50％SOC。

圖725℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的直流內(nèi)阻變化率

圖845℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的直流內(nèi)阻變化率

數(shù)據(jù)與討論：實(shí)驗(yàn)二存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的功率能力變化

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

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圖925℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的放電功率能力變化率

圖1O45℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的放電功率能力變化率

圖1125℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的反饋功率能力變化率

圖1245℃下存儲(chǔ)三個(gè)月過程中電池的反饋功率能力變化率

圖9、圖1O和圖11、圖12分別給出了不同SOC(100％、80％、50％、30％、0％)電池在25和45℃環(huán)境下擱置三個(gè)月過程中的放電功率能力變化率和反饋功率能力變化率曲線，對(duì)比兩圖可見，高溫45℃擱置后的電池直流內(nèi)阻反而略低于25℃擱置的電池。功率能力隨SOC的變化在不同溫度下擱置規(guī)律是相似的，增加率由高到低分別是0％、100％、30％、80％和50％S0C。

從以上的結(jié)果來看，電池功率能力的變化與電池直流內(nèi)阻的變化規(guī)律是完全相同的，這是由于動(dòng)力電池功率能力的變化依賴于電池直流內(nèi)阻的變化，它是電池在不同簡(jiǎn)單工況下充放電時(shí)的最直接反映。電池直流內(nèi)阻主要由歐姆內(nèi)阻和活化阻抗兩方面組成，歐姆內(nèi)阻的變化規(guī)律從數(shù)值上與交流內(nèi)阻變化相近，因此，直流內(nèi)阻變化規(guī)律與交流內(nèi)阻變化規(guī)律都是隨SOC從中部30％～80％SOC)向兩端(0％、100%)的變化而增加越快，但是活化阻抗則受溫度影響略突出一些，溫度越高，活化能越小，即活化阻抗越小。所以測(cè)試數(shù)據(jù)反映出45℃擱置后的電池直流內(nèi)阻反而略低于25℃擱置的電池。

結(jié)果

通過測(cè)試電池在不同溫度、不同SOC下擱置后的交流內(nèi)阻、容量、直流內(nèi)阻、功率能力等電池性能的變化，發(fā)現(xiàn)電池在擱置過程中各種性能的變化規(guī)律是不同的，在電池的實(shí)際存儲(chǔ)中，需要根據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間的長(zhǎng)短和電池的使用方向選擇合適的存儲(chǔ)條件。例如電池在功率能力方面使用頻率較高時(shí)，為保證功率能力，需要適當(dāng)?shù)奶岣叽鎯?chǔ)溫度，而電池只在低倍率簡(jiǎn)單充放條件下使用時(shí)，則可選擇偏低的存儲(chǔ)溫度。綜合上述測(cè)試結(jié)果，常溫下5O％SOC的電荷狀態(tài)是一種比較有利于電池性能發(fā)揮的存儲(chǔ)狀態(tài)。