磷酸铁锂锂离子电池循环寿命的加速模型

吴欢欢，邵素霞，朱振东，彭 文

(合肥国轩高科动力能源有限公司，安徽 合肥 230012 )

锂离子电池的寿命实际测试需要较长的时间，无法满足产品的开发需求，因此，寿命加速衰减实验十分重要。寿命加速衰减实验是将待测电池置于影响性能的加速应力下，进行循环测试，在不改变失效机理的前提下，将得到的实验数据与数学统计假设相结合，构建应力与性能之间的加速模型，再根据该模型外推正常应力条件下的性能信息。该方法可提高实验效率，降低成本，快速评估产品的使用寿命。目前常见的加速应力有电流、温度和放电深度(DOD)等[1-3]。E.V.Thomas等[1]在研究老化条件[如温度、荷电状态(SOC)等]对电池容量衰减的影响时，发现容量衰减与工作温度及SOC有关，并根据实验结果，给出了容量衰减的加速模型。

基于以上研究背景，本文作者以磷酸铁锂(LiFePO4)/石墨体系锂离子电池为对象，分别研究工作温度、充放电倍率及DOD等因素对锂离子电池循环性能的影响，基于阿伦尼乌斯公式，构建锂离子电池温度及倍率循环寿命的加速模型。

1 实验

1.1 电池制作

实验以额定容量为2.7 Ah的自制软包装LiFePO4/石墨体系锂离子电池为测试对象。

以N-甲基吡咯烷酮(深圳产，电池级)为溶剂，将正极活性材料LiFePO4(合肥产)、导电炭黑Super P(广东产，电池级)、导电石墨KS-6(广东产，电池级)和聚氟乙烯(PVDF，深圳产，电池级)按质量比96.0∶0.5∶1.0∶2.5混合成正极浆料，并涂覆在12 μm厚的涂碳铝箔(广东产，≥99.8%)上，在120 ℃下烘干，之后辊压(压实密度为2.35 g/cm3)至130 μm厚，分切成990 mm×60 mm的正极片。……