储能电池加速寿命试验研究

前 言 近年来，随着我国新能源汽车产业的兴起，具有高可靠性、长寿命特点的锂离子电池作为一种动力源被愈来愈得到广泛应用。对一种要长期使用的储能产品，其寿命是备受关注的问题之一。因为一个系统中一块电池的电池寿命长短或跳水往往会影响整个系统的工作，造成系统整体的功能失效，所以对电池健康状况与寿命的的正确评估有着非常重要的意义，当然也是衡量电池质量的重要指标当今寿命评估的试验周期长、检测成本高，在一定程度上妨害锂离子电池的发展，为此，对锂离子电池寿命加速试验的研究已成为热点之一。通过研究找出：耗时短（只需数月时间），费用相对少的锂离子电池加速寿命试验方法研究已成为当务之急。 111 电池的寿命通常用：日历寿命、循环寿命和工况寿命来表示： 1 日历寿命 锂离子电池的日历寿命是指电池从生产之日起到寿命终止的这段时间以年为单位的寿命。 锂离子电池的日历寿命：包括搁置、充电、运行等不同环节，它包括：电池的使用寿命、循环寿命和贮存寿命。 锂离子电池的日历寿命评估对进一步指导电池维护，延长电池使用寿命，降低电池使用风险都具有重要的意义。 12 2 循环寿命 是指在一定的充放电制度下，电池容量衰减到某一规定值之前，电池能经受的充电与放电循环次数，即：一个循环指一次满充 + 一次满放。 电池的循环寿命与使用时的工况密切有关：例如电动汽车在行驶过程中的工况会复杂很多，不同的地形、不同的交通状况、不同的速度、不同的载荷等都会影响电池的循环寿命。 应该说：影响锂离子电池循环寿命的因素是多方面的，循环寿命直接影响锂离子电池的使用时间和品质，只有在研发和生产过程中将影响循环寿命的各个因素都把握好，企业才能在激烈的市场竞争中占据主动地位。 3 锂离子电池的日历寿命与循环寿命的关系 锂离子电池因受外部因素和内部结构变化的影响而导致的性能衰减（老化），导致锂离子电池的日历寿命与循环受成非线性关系。11234日历寿命： 日历寿命通常为10年循环寿命： 电池能经受的充电与放电循环次数，从使用需求出发，循环寿命一般应达1000次以上。 在GB/T31484-2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求和试验方法中规定： 循环寿命达500次时， 其放电容量应不低于初始容量的90% 循环寿命达1000次时，其放电容量应不低于初始容量的80%3445在GB/T电力储能用锂离子电池绪环寿命要求和快速检测试方法中给出： 能量型电池模块循环寿命要求： 循环次数达到500次时， 充电能量保持率不应小于90%，放电能量保持率不应小于90% 循环次数达到1000次时，充电能量保持率不应小于80%，放电能量保持率不应小于80 功率型电池模块循环寿命要求： 循环次数达到1000次时，充电能量保持率不应小于80%，放电能量保持率不应小于80% 循环次数达到2000次时，充电能量保持率不应小于60%，放电能量保持率不应小于60% 6失效率是指在时刻t尚未失效的产品，在 的单位时间内发生效的条件概率，即 失效率1 影响电池寿命的外部因素a 影响锂离子电池寿命的外部因素主要有指：温度、荷电状态（SOC）、充放电倍率、放电深度（Depth of discharge, DOD）等因素。这些因素都具有加速作用。然而在所有的环境因素中，温度对锂电池的充放电与使用性能影响最大。众所周知：锂电池的充放电状态是否稳定，温度的变化起到了很大的影响因素。2 影响机理 影响锂离子电池寿命机理主要因素是衰减（老化）因为在电极/电解液界面上的电化学反应与温度有关，电极/电解液界面被视为电池的心脏。 3 温度对锂离子电池寿命的影响 高温会使电池老化速度加快，电池衰减（老化）是一个复杂而且漫长过程，可以引入热疲劳失效概念来进行加速寿命测试，低温会对电池性能衰减产生不利影响。锂离子电池的理想的工作温度范围为：5-30℃之间，但其设计温度指标已超过45℃，当温度超过50℃时，锂离子电池电池充电效率和电池寿命都会大大衰减。而低温充电也会对电池性能的衰减产生不利影响， 7 如果温度下降，电极的反应率也下降，假设电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的功率输出也会下降。而温度上升则相反，即锂电池输出功率会上升，温度...