目前国内的主流动力电池,根据正极材料的不同,分为磷酸铁锂电池和三元电池两种。正是由于正极材料的不同,造成了这两种电池在性能上存在较大的差别。
磷酸铁锂材料结构稳定,热稳定性好,其循环性能和安全性优于三元材料;三元材料能量密度高,但由于充放电过程中材料结构不稳定,易发生相转变,因此其循环性能比磷酸铁锂差;三元材料的热稳定性较差,因此三元电池安全隐患高于磷酸铁锂,国内外关于电动汽车燃烧、爆炸的事故报道中,三元电池所引发的安全事故量显著高于磷酸铁锂电池。
一、实验过程
本文根据GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》和GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》的相关测试规程,对75Ah磷酸铁锂和三元NCM622电池的单体循环寿命、室温放电容量,以及模块(5支单体串联)的室温放电容量、室温倍率性能进行了测试。电池单体和模块照片如图1所示。磷酸铁锂电池单体质量1.81kg,模块质量9.05kg;三元电池单体质量1.34kg,模块质量6.70kg。
图1 商业化磷酸铁锂电池(a)单体和(b)模块;商业化三元电池(a)单体和(b)模块
1.1 电池单体性能测试
磷酸铁锂电池单体充电电压上限为3.8V,放电终止电压为2V;磷酸铁锂电池模块充电电压上限为19V。三元电池单体充电电压上限为4.2V,放电终止电压为3.0V;三元电池模块充电电压上限为21.5V。
1.1.1 单体循环寿命测试
a)以1I1(I1=75A)放电至终止电压;
b)搁置30分钟;
c)以1I1电流恒流充电至电压上限转恒压充电,至充电电流降至0.05I1时停止充电;
d)搁置30分钟;
e)以1I1放电至放电终止条件,记录放电容量;
f)按照b)~e)连续循环500次。
1.1.2 单体室温放电容量测试
a)1I1电流恒流充电至电压上限转恒压充电,至充电电流降至0.05I1时停止充电,搁置1h;
b)室温下,蓄电池以1I1电流放电,直到放电至终止电压;
c)计量放电容量,记录放电比能量;
d)重复步骤a)~c)5次,当连续3次试验结果的极差小于额定容量的3%,可提前结束试验,取最后3次试验结果平均值。