磷酸鐵鋰電池健康狀態SOH的影響因素

來源：存能電氣  日期：2019-07-15 09:27  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池健康狀態SOH的影響因素。磷酸鐵鋰電池健康狀態(SOH)的主要判斷依據是當前靜態容量，因其測試過程耗時長、測試條件要求高、測試環境特殊，通常在實驗室中完成，不適用于工程實現。鋰電池健康狀態評估對電池的使用、維護和經濟性分析具有指導意義。

　　磷酸鐵鋰電池健康狀態SOH的影響因素

　　磷酸鐵鋰電池的老化是一個長期漸變的過程，磷酸鐵鋰電池的健康狀態受溫度、電流倍率、截止電壓等多種因素影響。電池SOH表征當前電池相對于新電池存儲電能的能力，以百分比的形式表示電池從壽命開始到壽命結束期間所處的狀態，用來定量描述當前電池的性能狀態。電池的性能指標較多，國內外對SOH有多種定義，概念上缺乏統一，目前SOH的定義主要體現在容量、電量、內阻、循環次數和峰值功率等幾個方面。

　　近年來，國內外有很多文獻研究磷酸鐵鋰電池老化機理和規律，普遍認為鋰離子沉積、SEI膜增厚和活性物質損失等是造成電池老化和容量衰減的主要原因。鋰電池的濫用會加速電池老化，電池的正常充放也會影響電池健康狀態，加速電池老化。

　　1、溫度對磷酸鐵鋰電池SOH的影響

　　溫度通常被認為是影響磷酸鐵鋰電池健康狀態的主要因素，溫度對電池的性能有雙重影響，一方面高溫會加快電池內部的化學反應速度，提升磷酸鐵鋰電池的效率和性能，同時高溫也會加速一些不可逆的化學反應發生，造成鋰電池的活性物質減少，引起電池的老化和容量衰減。

　　2、充放電電流倍率對鋰電池SOH的影響

　　充放電倍率會影響鋰電池的壽命，以三種不同放電倍率對索尼18650電池進行300次循環實驗，其電池容量分別衰減9.5%、13.2%和16.9%，電池內阻分別增加12.4%、18.3%和27.7%，同時高倍率放電會在電池內部產生更多的熱量，加速電池老化，電子顯微鏡下觀察到高倍率電池放電的電極表面SEI膜比低倍率放電的要厚。

　　3、放電深度對電池SOH的影響

　　磷酸鐵鋰電池充放電深度對電池健康和老化有影響，有觀點認為電池有累計的總轉移能量，基于總轉移能量進行電池的容量衰減和老化分析。電池容量衰減到85%之前，電池累計轉移的能量在深充深放與淺充淺放這兩種模式下基本相同，當電池容量衰減到85%~75%時，鋰電池累計轉移的能量和能量效率上深充深放模式都優于淺充淺放的模式。

　　4、循環區間對鋰電池SOH的影響

　　鋰電池充放電循環區間也會影響電池老化過程，循環區間不同對應的充放電電池內阻不一樣，因此循環過程中磷酸鐵鋰電池發熱和反應略有不同，長期將影響電池的健康和老化。因此有專家建議電池SOC范圍在20%~80%，這樣有利于電池健康和循環壽命。

　　綜上，磷酸鐵鋰電池運行的溫度、充放電倍率、放電深度、循環區間和充放電截止電壓等都會對電池的健康狀態和壽命產生影響。目前，鋰電池健康狀態影響因素研究處于定性研究階段，這些影響因素對電池老化的定量分析以及各因素相互耦合關系是研究的難點，也是未來電池健康和壽命研究熱點。

　　鋰電池的健康狀態和壽命研究越來越受重視，然而電池的SOH研究還處于初級狀態，磷酸鐵鋰電池的SOH研究涉及電池內部狀態變量，如電化學模型中電池內部溫度、電解液濃度和內阻等狀態，而電池的內部狀態準確監控非常困難，還需要對這些狀態變量進行定量分析，這使得電池的SOH研究需要解決的問題難度大。