技術幹貨:國內外動力電池對比測試分析
發布時間:2017-05-17 責任編輯:susan
【導讀】依據GB/T31484GB/T31485GB/T31486檢測標準,分別選取國內外不同材料不同封裝形式(軟包方形硬殼和圓柱形卷繞)的電池樣品進行對標分析,其中包括比較成熟的國內4款磷酸鐵鋰蓄電池3款三元材料電池和1款錳酸鋰材料電池,以及2款日韓係三元材料電池。
如下表所示試驗對象均為電池模塊:

能量密度對比
電池樣品的能量密度對比如下表所示可以看出,對標測試的磷酸鐵鋰電池單體能量密度在109~143(Wh)/kg之間三元及錳酸鋰電池能量密度在130~195(Wh)/kg之間,F型36Ah軟包裝三元電池能量密度最高達到194.93(Wh)/kg,J型35Ah錳酸鋰電池接近130(Wh)/kg總的來說,三元材料電池能量密度高於磷酸鐵鋰電池,國內最好的磷酸鐵鋰能量密度可以達到143(Wh)/kg。

組成模組後,由於連接件及固定支架的原因,能量密度均有所下降,比能量損失率見上表。其中F型36Ah軟包裝三元電池模組能量密度損失最大,主要原因是含有散熱裝置和外殼,且出於模組安全性考量設計的金屬外殼材質較厚;A42Ah方形硬殼磷酸鐵鋰電池和E型33Ah方(fang)形(xing)硬(ying)殼(ke)三(san)元(yuan)電(dian)池(chi)組(zu)成(cheng)模(mo)塊(kuai)後(hou)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)損(sun)失(shi)最(zui)小(xiao),主(zhu)要(yao)是(shi)未(wei)包(bao)含(han)模(mo)塊(kuai)外(wai)殼(ke),無(wu)固(gu)定(ding)裝(zhuang)置(zhi),僅(jin)增(zeng)加(jia)了(le)連(lian)接(jie)片(pian)的(de)重(zhong)量(liang)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)模(mo)塊(kuai)和(he)係(xi)統(tong)能(neng)量(liang)密(mi)度(du),是(shi)電(dian)動(dong)車(che)能(neng)否(fou)在(zai)未(wei)來(lai)市(shi)場(chang)媲(pi)美(mei)傳(chuan)統(tong)燃(ran)油(you)汽(qi)車(che)的(de)關(guan)鍵(jian)未(wei)來(lai)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)模(mo)塊(kuai)及(ji)電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)輕(qing)量(liang)化(hua)設(she)計(ji),是(shi)提(ti)高(gao)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)續(xu)航(hang)裏(li)程(cheng)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)。
低溫性能比較
汽qi車che用yong動dong力li電dian池chi的de低di溫wen性xing能neng是shi製zhi約yue冬dong季ji電dian動dong車che使shi用yong效xiao率lv的de瓶ping頸jing動dong力li電dian池chi的de低di溫wen性xing能neng主zhu要yao受shou電dian解jie液ye正zheng負fu極ji材cai料liao等deng因yin素su的de影ying響xiang在zai低di溫wen環huan境jing下xia,電dian解jie液ye部bu分fen溶rong劑ji凝ning固gu,造zao成cheng電dian子zi遷qian移yi困kun難nan,電dian導dao率lv降jiang低di;離子在電解液中受阻很大,離子遷移緩慢,導致動力電池充放電效率降低電池樣品的-20℃低溫放電性能比較如下圖所示可以看出,磷酸鐵鋰電池在-20℃放電曲線差異較大,可以表征為低溫下磷酸鐵鋰電池內阻不同D型270Ah方(fang)形(xing)硬(ying)殼(ke)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)池(chi)放(fang)電(dian)初(chu)始(shi)壓(ya)降(jiang)最(zui)小(xiao),低(di)溫(wen)性(xing)能(neng)最(zui)好(hao)三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)低(di)溫(wen)放(fang)電(dian)曲(qu)線(xian)趨(qu)勢(shi)一(yi)致(zhi),低(di)溫(wen)放(fang)電(dian)性(xing)能(neng)總(zong)體(ti)要(yao)好(hao)於(yu)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)材(cai)料(liao)電(dian)池(chi)由(you)於(yu)不(bu)同(tong)的(de)低(di)溫(wen)放(fang)電(dian)深(shen)度(du)各(ge)有(you)不(bu)同(tong),故(gu)H型28Ah軟包裝三元電池的放電曲線稍短三元材料電池中I型6.3Ah圓柱形卷繞三元電池低溫下內阻最大,電壓平台低,低溫性能最差。
高溫性能對比
高(gao)溫(wen)情(qing)況(kuang)下(xia),電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)離(li)子(zi)移(yi)動(dong)速(su)度(du)增(zeng)大(da),濃(nong)差(cha)極(ji)化(hua)和(he)電(dian)化(hua)學(xue)極(ji)化(hua)減(jian)輕(qing),極(ji)化(hua)內(nei)阻(zu)減(jian)小(xiao),電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)熱(re)增(zeng)大(da),過(guo)分(fen)高(gao)溫(wen)會(hui)使(shi)隔(ge)膜(mo)發(fa)生(sheng)收(shou)縮(suo),電(dian)解(jie)液(ye)發(fa)生(sheng)副(fu)反(fan)應(ying),造(zao)成(cheng)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)穩(wen)定(ding)性(xing)降(jiang)低(di)GB/T31486要求電池在室溫下充滿電,55℃高溫下儲存5h後評價動力電池的放電容量電池樣品的高溫放電性能比較如圖2所示。

可以看出,磷酸鐵鋰和三元材料電池在高溫下放電容量均是初始容量的100%以上在溫度高於室溫情況下,電池內部熱傳導率增大,電解液活性增強,內部極化內阻減小,55℃放電容量優於室溫放電容量。
充放電倍率特性對比
GB/T31486以動力電池在3C電流強度放電來考核其放電倍率;以2C電流強度充電,且充電時長控製在30min內,來考核電池的充電倍率特性。放電倍率特性對比如圖3所示;充電倍率特性對比如圖4所示。

由圖3可以看出,磷酸鐵鋰和三元材料電池的倍率放電容量均在96.7%以上,其中B型50Ah方形硬殼磷酸鐵鋰電池以8C放電電流放電,放電容量是初始容量的99.6%按照GB/T31486的要求,動力電池充放電倍率檢測隻進行一次倍率評價,而高倍率循環對電池壽命的影響還需進一步測試目前,GB/T標準未對倍率循環後的能量衰減做出要求,無法量化考核大電流衝擊對電池循環壽命的影響,這一點還有待完善圖4中磷酸鐵鋰和三元材料電池的充電倍率性能均高於國標要求的初始能量的80%以上在選型的10個(ge)樣(yang)品(pin)中(zhong),磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)電(dian)倍(bei)率(lv)特(te)性(xing)要(yao)優(you)於(yu)三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)電(dian)池(chi)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)放(fang)電(dian)倍(bei)率(lv)特(te)性(xing)決(jue)定(ding)了(le)可(ke)以(yi)以(yi)多(duo)大(da)的(de)速(su)度(du)將(jiang)能(neng)量(liang)存(cun)儲(chu)在(zai)電(dian)池(chi)裏(li);或huo者zhe以yi多duo大da的de速su度du將jiang能neng量liang從cong電dian池chi中zhong釋shi放fang出chu來lai倍bei率lv指zhi標biao是shi電dian池chi能neng否fou作zuo為wei車che用yong能neng源yuan係xi統tong的de關guan鍵jian鋰li離li子zi電dian池chi的de充chong放fang電dian倍bei率lv性xing能neng,與yu鋰li離li子zi在zai正zheng負fu極ji電dian解jie液ye以yi及ji它ta們men在zai界jie麵mian的de遷qian移yi能neng力li和he電dian池chi內nei部bu散san熱re速su率lv有you關guan。因yin此ci,想xiang要yao提ti高gao和he改gai善shan充chong放fang電dian倍bei率lv特te性xing,要yao從cong鋰li離li子zi遷qian移yi速su率lv和he散san熱re速su率lv兩liang方fang麵mian著zhe手shou,主zhu要yao方fang法fa有you:(1)提高正負極鋰離子擴散能力;(2)提高電解質離子電導率;(3)降低電池內阻;(4)電池內部熱場均衡。
存儲性能對比
GB/T31486要求動力電池模塊充滿電,室溫下以1C放電30min後,在45±2℃下儲存28天,評價電池的容量恢複能力電池樣品儲存性能對比如圖5所示。

可以看出,經過28天的儲存後,大部分電池容量恢複率在97%以上,部分磷酸鐵鋰電池和三元電池的恢複率高於電池初始容量。
小結
muqianguowaiyisanyuancailiaodonglidianchiweizhu,guoneilinsuantielihesanyuancailiaodonglidianchijunyouchengshuchanpinduibiaoceshiyanjiubiaoming,suiransanyuancailiaonengliangmiduyouyulinsuantielicailiao,danguoneijiaohaodelinsuantielidianchidenengliangmiduyenengdadao143(Wh)/kg;在低溫特性方麵,磷酸鐵鋰材料電池的低溫性能要劣於三元材料電池,充電倍率特性要優於三元材料電池;但是,動力電池由單體組成模塊後,能量密度損失較大;GB/T標準缺少高倍率循環對電池容量衰減的考核,這一點還需要進一步完善。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 貿澤EIT係列新一期,探索AI如何重塑日常科技與用戶體驗
- 算力爆發遇上電源革新,大聯大世平集團攜手晶豐明源線上研討會解鎖應用落地
- 創新不止,創芯不已:第六屆ICDIA創芯展8月南京盛大啟幕!
- AI時代,為什麼存儲基礎設施的可靠性決定數據中心的經濟效益
- 矽典微ONELAB開發係列:為毫米波算法開發者打造的全棧工具鏈
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索





