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    鋰離子電池寬溫度區(qū)間無(wú)析鋰快充策略

    2020-10-21 17:33:08鄭岳久韓雪冰褚政宇劉金海楊映華
    關(guān)鍵詞:參比電極電勢(shì)負(fù)極

    周 旋,周 萍,鄭岳久*,韓雪冰,褚政宇,劉金海,楊映華,薛 鋼

    (1.上海理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,上海 200093,中國(guó);2. 汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,清華大學(xué),北京100084,中國(guó);3. 北京新能源汽車(chē)股份有限公司,北京 100176,中國(guó);4. 蘇州瑪瑞柯測(cè)試科技有限公司,蘇州215010,中國(guó))

    目前,節(jié)能與環(huán)保成為世界各國(guó)關(guān)注的重要社會(huì)問(wèn)題[1],因此電動(dòng)汽車(chē)被重新推上時(shí)代的舞臺(tái)。鋰離子電池因其輸出電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、充電效率高等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)[2-3],但是,在使用過(guò)程中,充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是電動(dòng)汽車(chē)用戶最為關(guān)心的問(wèn)題之一[4],如何提高單體電池充電速度是目前電池研究的熱點(diǎn)。

    為了提高充電速度,研究人員從不同角度開(kāi)發(fā)了各種充電策略。恒流恒壓(constant current constant voltage,CCCV)充電策略有利于鋰離子電池充分發(fā)揮出電池容量,恒壓段(constant voltage,CV)能補(bǔ)償恒流段(constant current,CC)的容量損失,而容量損失隨充電速率的增大而增大[5]。恒流恒壓充電策略其優(yōu)勢(shì)在于充電方式簡(jiǎn)單,可操作性強(qiáng),且恒壓段可以使電極材料內(nèi)部鋰離子濃度分布均勻,但恒壓段耗時(shí)長(zhǎng),時(shí)間成本高。Notten等[6]為了提高充電速度,在電池接近0%的荷電狀態(tài)(state of charge,SOC)下進(jìn)行短時(shí)間的大倍率充電,在5 min內(nèi)充了1/3的額定容量, 但空電狀態(tài)下大倍率充電可能會(huì)損害電池壽命。熊會(huì)元等[7]提出多階段正負(fù)脈沖快速充電方法,相比恒流恒壓,能夠提高充電速度和充電容量,降低充電極化電壓,但過(guò)大的脈沖電流可能會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生沖擊。何瑢[8]根據(jù)電池不同SOC區(qū)間, 采取不同充電策略,有效地縮短了充電時(shí)間,但充電策略復(fù)雜,可操作性低。

    另外,研究人員還對(duì)影響快充的因素進(jìn)行了研究。王朝陽(yáng)團(tuán)隊(duì)[9]通過(guò)在電芯里植入鎳片,內(nèi)部加熱電池到60 ℃后能在10 min內(nèi)能將電池充至80% SOC,利用電池高溫環(huán)境下內(nèi)阻小、鋰離子傳輸速率快的特性進(jìn)行快充。Andrew等[10]將中等負(fù)荷電池(2.5 mAh/cm2)放置高溫下快充,與常溫相比,具有較好的充電容量、高庫(kù)倫效率和較少的析鋰量。大倍率充電通常會(huì)加速電池老化,導(dǎo)致電池容量和功率性能的衰退,并且在高SOC區(qū)間尤其注意要降電流以免超過(guò)電池最大電壓限制[4]。Mussa等[11]研究了電流倍率對(duì)快充容量衰減的影響,表明:容量衰減的速度是2 C< 1 C < 3 C< 4 C,并且分析出3 C倍率下的衰減機(jī)理是析鋰,4 C倍率下的衰減機(jī)理是產(chǎn)氣。

    從以上的文獻(xiàn)中可以看出,大多數(shù)的充電策略主要以縮短充電時(shí)間為主要優(yōu)化目標(biāo),未以充電安全為第一要義進(jìn)行快充,存在著一定的充電隱患。本文利用參比電極監(jiān)測(cè)負(fù)極電位進(jìn)行快速充電,從電池副反應(yīng)角度出發(fā),避免了析鋰副反應(yīng)的發(fā)生,降低了充電安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),考慮了溫度、SOC對(duì)最大電流值的影響,利用分段線性插值的方法標(biāo)定出荷電狀態(tài)-溫度-電流等高線圖(SOC-T-IMap),從Map圖中可以直觀清晰地得到適合大倍率電流快充的溫度區(qū)間和的SOC區(qū)間。此方法可以為研究人員挖掘電池的快充能力提供一定的思路,并且標(biāo)定的SOC-T-IMap圖適合電動(dòng)汽車(chē)在多種不同工況下進(jìn)行安全快充。

    1 基礎(chǔ)理論

    1.1 總體思路

    析鋰是對(duì)鋰離子電池快充影響最大的副反應(yīng),因此將參比電極作為電池內(nèi)部的傳感器,在快充時(shí)預(yù)防負(fù)極電位越過(guò)析鋰的邊界。在充電時(shí),尤其是快充,電池內(nèi)部的溫度由于電流產(chǎn)熱而不斷變化,并且隨著充電的進(jìn)行,鋰離子電池SOC也不斷變化,故在快充時(shí)最大電流值的選擇受溫度和SOC的影響。當(dāng)從某個(gè)起始溫度點(diǎn)對(duì)電池快充時(shí),可獲得SOC、溫度和負(fù)極電位三者之間的非線性關(guān)系,當(dāng)改變起始溫度點(diǎn)即可重新獲得三者關(guān)系,因此,不同起始溫度快充,可以得到電池SOC區(qū)間下溫度、電流的范圍值。標(biāo)定SOC-T-IMap流程圖見(jiàn)圖1,首先,制作參比電極并植入完整的鋰離子動(dòng)力電池,形成帶有參比的三電極電池,并且驗(yàn)證參比的有效性;接著,利用溫箱制造恒溫的環(huán)境使電池在充電開(kāi)始前充分靜置達(dá)到溫箱預(yù)設(shè)的起始溫度點(diǎn),通過(guò)調(diào)節(jié)電流值調(diào)控負(fù)極電位,觀測(cè)負(fù)極電位使之維持在閾值附近,達(dá)到一個(gè)起始溫度點(diǎn)標(biāo)定一條快充策略曲線的目的。通過(guò)調(diào)節(jié)起始溫度點(diǎn)的方式,可獲得多條快充策略曲線,從中獲取溫度、電流、時(shí)間的關(guān)系;經(jīng)過(guò)安時(shí)積分,轉(zhuǎn)換成溫度、電流、時(shí)間三者的關(guān)系。最后對(duì)不同SOC、不同溫度下電流值進(jìn)行分段線性插值并限制最高溫度和最低溫度下的電流值,即可標(biāo)定出SOC-T-IMap圖。

    1.2 標(biāo)定快充策略曲線具體原理

    快充曲線的標(biāo)定借鑒了馬斯(Joseph A.Mas)充電三定律。在第2屆國(guó)際電動(dòng)車(chē)會(huì)議上,Mas提出著名的Mas充電三定律,為快充理論奠定基礎(chǔ)。鉛酸電池充電時(shí)會(huì)由于電流值過(guò)大而發(fā)生副反應(yīng)(產(chǎn)氣),為了界定產(chǎn)氣的電流邊界,調(diào)節(jié)電流大小,得到整個(gè)SOC區(qū)間的最優(yōu)充電電流曲線。類(lèi)比于鉛酸電池,鋰離子動(dòng)力電池在充電過(guò)程中,最容易發(fā)生且最危險(xiǎn)的副反應(yīng)是負(fù)極析鋰。因此,本文基于析鋰電勢(shì)判據(jù),標(biāo)定鋰離子電池的析鋰電流邊界[12],即根據(jù)負(fù)極電位閾值,將充電過(guò)程中產(chǎn)生副反應(yīng)(負(fù)極析鋰)的邊界電流作為整個(gè)SOC區(qū)間的快充最大電流,快充最大電流I與SOC關(guān)系如圖2所示。

    如何監(jiān)測(cè)析鋰副反應(yīng)是快充策略開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵,本文采用植入?yún)⒈入姌O的方式能夠?qū)崟r(shí)且在線監(jiān)測(cè)析鋰副反應(yīng)。利用參比電極監(jiān)測(cè)負(fù)極電位的原理是借用了電化學(xué)中的三電極體系,將動(dòng)力鋰離子電池的負(fù)極視為工作電極(作為被研究的電極),正極視為輔助電極;工作電極與輔助電極構(gòu)成的回路作為工作回路,通工作電流,而工作電極與參比電極作為測(cè)試回路,其回路中有很微小的電流,可看作斷路,被用來(lái)監(jiān)測(cè)工作電極的電勢(shì)。

    目前,認(rèn)定負(fù)極析鋰有濃度判據(jù)和電勢(shì)判據(jù)2種方法,本文基于負(fù)極析鋰的電勢(shì)判據(jù),開(kāi)發(fā)了快充策略曲線,認(rèn)為析鋰反應(yīng)由其過(guò)電勢(shì)控制。析鋰反應(yīng)的過(guò)電勢(shì)為

    其中:Es,n為負(fù)極固相電勢(shì),Ee,n為負(fù)極液相電勢(shì),Ee,Li為析鋰反應(yīng)的平衡電勢(shì),通常被認(rèn)為是0 V,(相對(duì)于Li/Li+)。析鋰判據(jù)認(rèn)為:當(dāng)ELi< 0,即Es,n—Ee,n< 0時(shí),發(fā)生析鋰。為開(kāi)發(fā)出無(wú)析鋰的快充策略,對(duì)負(fù)極電位留有20 mV的余量。

    2 實(shí)驗(yàn)研究

    2.1 電池型號(hào)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備

    本文選取標(biāo)稱(chēng)容量為156 Ah的三元鋰離子動(dòng)力電池作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,其基本參數(shù)如表1所示,實(shí)驗(yàn)包括三電極電池制作和不同溫度快充曲線標(biāo)定,三電極制作實(shí)驗(yàn)需隔絕水、氧,故在手套箱中進(jìn)行;不同溫度快充曲線標(biāo)定實(shí)驗(yàn)需要溫箱調(diào)節(jié)溫度,利用Arbin充放電機(jī)進(jìn)行充電,并要對(duì)負(fù)極電位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

    表1 電池參數(shù)表

    2.2 實(shí)驗(yàn)方法及步驟

    2.2.1 三電極電池制作

    參比電極由鎳片極耳和200 μm直徑銅絲構(gòu)成,通過(guò)超聲波焊接機(jī)器焊接在一起,銅絲首尾兩端導(dǎo)電,中間段保留絕緣漆包線。

    為了找尋參比電極植入電池的最佳位置,利用標(biāo)定好的該款電池的P2D模型,對(duì)1.92 C倍率下(300 A)電池不同位置的電勢(shì)隨充電時(shí)間的變化進(jìn)行仿真,P2D模型是基于多孔電極建立的電化學(xué)模型[13-15],由式(2)-式(6)式控制,仿真在COMSOL Multiphysiscs 軟件中進(jìn)行。

    其中:cs、ce分別為固、液相鋰離子濃度,is、ie分別為固、液相電流,Es、Ee分別為固、液相電勢(shì),Deff為液相等效擴(kuò)散系數(shù),Ds為固相擴(kuò)散系數(shù),σeff為固相等效電導(dǎo)率,keff為液相等效電導(dǎo)率,t+為鋰離子遷移數(shù),F(xiàn)為法拉第常數(shù),R為理想氣體常數(shù),T為電池溫度,j為脫嵌鋰反應(yīng)電流密度,j0為脫嵌鋰反應(yīng)交換電流密度,α為脫嵌鋰反應(yīng)傳遞系數(shù),E為脫嵌鋰反應(yīng)過(guò)電勢(shì)。

    標(biāo)定的模型可信度由模型精度決定,表2為該款電池的P2D模型在5個(gè)倍率下的均方根誤差(root mean square error, RMSE)。

    表2 P2D模型均方根誤差

    由表可見(jiàn)此模型精度尚可,因此,用1.92 C直流工況對(duì)電池不同位置負(fù)極電位仿真,判斷電池最容易析鋰的位置。圖3為1.92 C倍率下電池不同位置不同時(shí)間的電勢(shì)仿真圖,橫坐標(biāo)值表示極片厚度方向的坐標(biāo)位置,縱坐標(biāo)Uest表示仿真電位。其中x= 0 m處為銅集流體與負(fù)極極片交界;x= 86μm處為負(fù)極極片與隔膜交界;x=106μm處為隔膜與正極極片交界;x=174μm處為正極極片與鋁集流體交界。從圖中可以看出,隨著充電增加,負(fù)極的電位Uest降低,正極的電位Uest上升,顯示了電池充電過(guò)程中鋰離子的遷移而造成正負(fù)極電勢(shì)的變化;還能看出負(fù)極極片電勢(shì)隨x的增大而減小,正極極片電勢(shì)隨x的增大而增大。特別地,負(fù)極與隔膜的邊界處最先達(dá)到0 V以下且充電結(jié)束時(shí)負(fù)極電位最低達(dá)到-43 mV,因此將參比電極植入到負(fù)極與隔膜處可以有效監(jiān)測(cè)電池是否達(dá)到析鋰電勢(shì)判據(jù)。

    對(duì)于該156 Ah方殼電池,將參比電極從防爆閥處植入,利用隔膜套隔絕參比電極和負(fù)極活性材料防止內(nèi)短路,利用密封膠和密封膠帶保證良好的氣密性。參比電極在電池中位置示意圖如圖4所示,

    采用三段恒流電化學(xué)電鍍策略給參比電極鍍鋰,即在200 μm銅絲上電鍍一層薄薄的鋰層,見(jiàn)圖4b 內(nèi)部位置示意圖。電鍍的鋰層厚度取決于時(shí)間長(zhǎng)短,電鍍的質(zhì)量取決于電流大小,電流大導(dǎo)致鋰在銅絲表面形成得較為蓬松;電流小導(dǎo)致鋰在銅絲表面形成得較為致密。電鍍電流與電鍍電壓曲線如圖5所示,在開(kāi)始的擱置階段,電鍍電壓Upla為負(fù),顯示的是銅絲與石墨負(fù)極的電位,接著在兩電極之間施加0.4 mA的鍍鋰電流Ipla,在充電一瞬間電壓極化到接近5 V,之后電鍍電壓Upla趨于穩(wěn)定,穩(wěn)定地使銅絲鍍上鋰。后兩段的小電流引起電鍍電壓很小的極化,使銅絲鍍鋰形成的鋰層更致密。

    在電池做完快充Map標(biāo)定后對(duì)電池進(jìn)行拆解,拆解圖如圖6所示,可見(jiàn)銅絲上包裹著一層肉眼可見(jiàn)的致密的鋰。

    2.2.2 參比電極重復(fù)性驗(yàn)證

    植入?yún)⒈群?,?duì)電池做1/3 C倍率充放電循環(huán)實(shí)驗(yàn),如圖7所示,電池端電壓曲線循環(huán)重復(fù)性較好,負(fù)極電位曲線光滑無(wú)毛刺,說(shuō)明參比在電池內(nèi)部穩(wěn)定,具備其作為傳感器的穩(wěn)定性,并且在端電壓充到截止電壓時(shí)負(fù)極電位的最低點(diǎn)分別為58.3 、59.1、57.7 mV,一致性水平較好。

    此外,將3個(gè)循環(huán)負(fù)極充電曲線放置一張圖中,如圖8所示,3條負(fù)極電位Uneg曲線重合度高。

    以循環(huán)2充電段負(fù)極曲線為基準(zhǔn),分別做出循環(huán)1、循環(huán)3與循環(huán)2的充電段負(fù)極差異曲線,如圖9所示。從圖9中可以看出,充電起始段和充電末段,尤其是充電起始段,差異電壓Udiff較大,此現(xiàn)象可由石墨的嵌鋰曲線解釋。根據(jù)石墨的嵌鋰曲線可知,中等化學(xué)計(jì)量比區(qū)間嵌鋰石墨電勢(shì)平緩,而高化學(xué)計(jì)量比和低化學(xué)計(jì)量比區(qū)間,尤其是低化學(xué)計(jì)量比區(qū)間,嵌鋰石墨電勢(shì)變化劇烈,因此造成充電起始段差異電位比其他充電段大得多的現(xiàn)象。

    為了定量分析參比電極監(jiān)測(cè)負(fù)極電位的重復(fù)性,按公式計(jì)算均方根誤差。

    其中:di為某2條充電負(fù)極電位曲線同一時(shí)間點(diǎn)下對(duì)應(yīng)2點(diǎn)電位之間的誤差。由式(7)計(jì)算得到循環(huán)1和循環(huán)2的負(fù)極電位曲線RMSE為1.8 mV,循環(huán)3和循環(huán)2的負(fù)極電位曲線的RMSE為1.4 mV,說(shuō)明植入?yún)⒈鹊娜姌O電池循環(huán)穩(wěn)定性好。

    2.2.3 不同溫度點(diǎn)快充策略實(shí)驗(yàn)方法

    Arbin臺(tái)架的主通道接三電極電池的正負(fù)極用于電池充電,輔助通道接三電極電池負(fù)極,參比電極用于充電過(guò)程中監(jiān)測(cè)負(fù)極電位,溫度傳感器(熱電偶)貼在電池的正表面中央用于監(jiān)測(cè)充電過(guò)程中溫度的上升。電池置于溫箱中,調(diào)節(jié)溫度分別使電池達(dá)到溫箱所設(shè)置的-20、-3、10、25、45 ℃的起始溫度,然后分別從起始溫度將電池快充至截止電壓,在此快充過(guò)程中通過(guò)監(jiān)測(cè)負(fù)極電位調(diào)節(jié)充電電流使負(fù)極電位穩(wěn)定在閾值20 mV左右,在此期間獲取電池的充電時(shí)間、充電電流、負(fù)極電位和溫度4個(gè)維度的數(shù)據(jù)。

    3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及策略驗(yàn)證

    3.1 不同溫度點(diǎn)快充策略實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    不同溫度點(diǎn)快充策略的充電時(shí)間-充電電流-負(fù)極電位圖、充電時(shí)間-充電電流-溫度關(guān)系圖如圖10所示。

    圖10a為電池在-20 ℃起始點(diǎn)處快充的充電電流、負(fù)極電位、溫度之間的關(guān)系,在此低溫下充電時(shí)間約2.5 h,充電70 Ah。電池溫度在-15 ℃處達(dá)到峰值后逐漸降低,其原因是維持負(fù)極電位在20 mV左右,調(diào)節(jié)電流使電流逐漸減小,相應(yīng)的電池產(chǎn)熱也逐漸減小,在此期間最大的電流值為53 A。低溫下充電倍率小,充電時(shí)間長(zhǎng),充入容量少的主要原因是低溫時(shí),電解液粘度大,阻礙了鋰離子的遷移,表現(xiàn)為電池內(nèi)阻增大[16],導(dǎo)電性降低。

    圖10b為電池在-3 ℃起始點(diǎn)快充時(shí)的數(shù)據(jù)圖,溫度變化范圍在-3 ~ 27 ℃,其中,500 s后負(fù)極電位上升,這是由于電池產(chǎn)熱,溫度上升,導(dǎo)致電池耐受倍率上升,但臺(tái)架的最大電流為300 A,無(wú)法再上調(diào)電流使負(fù)極電位下降;在后期1 000 s處負(fù)極電位下降,這是由于受SOC的影響:SOC越大,電池耐受倍率越小,致使負(fù)極電位下降。

    圖10c為電池在10 ℃起始點(diǎn)快充時(shí)的充電電流、負(fù)極電位、溫度之間的關(guān)系,充電時(shí)間共32.78 min,充入147 Ah(約92%容量),Arbin臺(tái)架最大電流300 A充了17.9 min;隨著充電的進(jìn)行,降低電流使負(fù)極電位逐漸穩(wěn)定在20 mV左右,溫度變化范圍在10 ~ 35 ℃。該起始溫度點(diǎn)電池充入的容量很高,其原因是溫度升高,電解液粘度變小,內(nèi)阻減小,導(dǎo)電性增強(qiáng)。

    圖10d為電池在25 ℃起始點(diǎn)快充時(shí)的充電電流、負(fù)極電位、溫度之間的關(guān)系,共充電30 min,充入86%容量,Arbin臺(tái)架最大電流300 A充了21 min;隨著充電的進(jìn)行,降低電流使負(fù)極電位逐漸穩(wěn)定在20 mV左右,在此過(guò)程中溫度從25 ℃升至53 ℃。

    圖10e為電池在45 ℃起始點(diǎn)快充時(shí)的充電電流、負(fù)極電位、溫度之間的關(guān)系,共充電30.48 min、147 Ah (約92%容量);300 A共充24.8 min。溫度從45 ℃上升到了60 ℃。

    綜合上述不同起始溫度點(diǎn)的快充策略可以發(fā)現(xiàn):低溫時(shí),電池充入容量少,充電倍率小,隨著溫度的升高,電池可充入容量增加且耐快充倍率的能力也提高。

    3.2 SOC-T-I Map圖標(biāo)定

    以上5個(gè)溫度點(diǎn)的快充策略是通過(guò)設(shè)立負(fù)極電位閾值挖掘電池的最大快充能力,接下來(lái)對(duì)電流安時(shí)積分,將時(shí)間-電流-負(fù)極電位-溫度的關(guān)系轉(zhuǎn)換成SOC-電流-負(fù)極電位-溫度的關(guān)系,并將SOC區(qū)間分成10%,20%,…,90%,按所劃分的SOC標(biāo)志點(diǎn)尋找最大的邊界電流值和臺(tái)架的最大電流值,并記錄相應(yīng)的溫度值,接著限制最低溫度電流值15 A和最高溫度的電流值250 A,對(duì)同一SOC標(biāo)志點(diǎn)下實(shí)驗(yàn)的最大電流值,根據(jù)溫度的變化分段線性插值。利用得到的數(shù)據(jù)畫(huà)出SOC-溫度-電流等高線Map圖,如圖11所示,圖中曲線代表電流值。在圖中可以清晰地看到SOC、溫度對(duì)充電電流的影響,即0%~50% SOC區(qū)間和20~45 ℃溫度區(qū)間電池耐受倍率大。

    上述Map 圖基于新鮮電池標(biāo)出,若想標(biāo)出全生命周期的電流Map 圖,可選擇貼近實(shí)際汽車(chē)使用的充放電工況,將電池容量衰減至90% 電池健康度(state of health, SOH),80% SOH,對(duì)其植入?yún)⒈入姌O,使用上述方法獲取90% SOH、80% SOH的Map圖,再根據(jù)電池SOH對(duì)電流線性插值可得全生命周期的電流Map圖。

    3.3 典型策略驗(yàn)證

    為了驗(yàn)證充電策略的快速性,對(duì)比25 ℃起始溫度點(diǎn)快充策略和1 C、1.5 C恒流充電策略,將其分別充至80% SOC,3種方法分別需要:1 575 s、2 880 s、1 920 s,可見(jiàn)25 ℃快充策略比25 ℃恒流1 C充電時(shí)間縮短45.3%,比25 ℃恒流1.5 C充電時(shí)間縮短18.0%,可見(jiàn)基于參比電極開(kāi)發(fā)的充電策略提升了電池充電速度。

    為了驗(yàn)證充電策略無(wú)析鋰,采取弛豫電壓曲線微分法對(duì)電池進(jìn)行無(wú)損析鋰檢測(cè)[17],具體實(shí)驗(yàn)方案是將 25 ℃快充策略循環(huán)200次后,靜置5 h,其弛豫電壓曲線和弛豫電壓微分曲線如圖12所示,其中,弛豫電壓Urest無(wú)明顯平臺(tái),弛豫電壓微分dUrest/dt無(wú)極小值,可以證明充電策略不會(huì)引起析鋰副反應(yīng)。

    在25 ℃快充策略循環(huán)過(guò)程中,每隔25次做標(biāo)準(zhǔn)容量測(cè)試,其容量和容量保持率圖如圖13所示,從圖中可以看到新鮮電池其容量先增加后減小,符合正常衰減規(guī)律,200次循環(huán)后,容量保持率為99.7%,其容量基本沒(méi)有衰減,從容量的角度驗(yàn)證了電池未發(fā)生析鋰。另外,將最大充電倍率為1.13 C的25 ℃多段恒流充電策略作為對(duì)比策略,循環(huán)200次后容量保持率為97.1%,相比25 ℃快充策略,其容量衰減較大。由此可見(jiàn),25 ℃快充策略相比其他充電策略有較好的容量保持率,利于電池保持良好的健康狀態(tài)。

    4 結(jié) 論

    本文提出了一種基于參比電極標(biāo)定荷電狀態(tài)-溫度-電流等高線圖(SOC-T-IMap)的方法,可直接觀察到SOC和溫度對(duì)最大電流值的影響,即0%~50%SOC和20~45 ℃溫度這2個(gè)區(qū)間適宜大電流快充。對(duì)其中的25 ℃快充策略進(jìn)行快速性驗(yàn)證,基于弛豫電壓曲線微分法無(wú)損析鋰驗(yàn)證,對(duì)比不同充電策略循環(huán)后容量保持率,結(jié)果表明: 25 ℃快充策略比25 ℃恒流1 C、1.5 C充電時(shí)間分別縮短45.3%、18.0%,且無(wú)金屬鋰析出;對(duì)比其他充電策略,25 ℃快充策略有較好的容量保持率。

    本文介紹了參比電極制備方法、三電極電池制作方法并且驗(yàn)證了銅絲鍍鋰這種參比電極制作方法良好的重復(fù)性。利用參比電極獲取-20、-3、10、25、45 ℃這5個(gè)起始溫度點(diǎn)快充策略曲線, 利用分段線性插值法繪制出SOC-T-IMap圖。該種標(biāo)定電流Map的方法可為挖掘電池快充能力提供一定的思路,并且標(biāo)定的等高線Map圖適合電動(dòng)汽車(chē)在多種不同工況下快充。

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