磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池容量損耗分析

基金項(xiàng)目:國(guó)家63計(jì)劃資助(2003AA501350)，中央高校基礎(chǔ)科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助(CDXS11151156)。胡銀泉(1978-)，男，博士。電池容量衰減過快的問題有利于電池組的有效利用，減緩了電池組容量衰減的速度，延長(zhǎng)了電池組的循環(huán)使用壽命。

1電池充放電機(jī)理與自放電分析1.1電池充放電機(jī)理磷酸鐵鋰正極材料具有規(guī)則的橄欖石結(jié)構(gòu)，對(duì)磷酸鐵鋰離子電池的結(jié)構(gòu)與特性進(jìn)行了大量的研究。磷酸鐵鋰離子電池是指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。在充放電過程中，聚合物膜將正極和負(fù)極分開，阻止電子通過，并允許鋰離子通過。根據(jù)式(1)和式(2)，LFePODFeP04之間進(jìn)行充放電反應(yīng)。充電過程中，鋰離子從UFeP0和4中逸出，通過隔膜向負(fù)極遷移，正極形成FeP0和4相。在放電過程中，鋰離子從負(fù)極逃逸，通過隔膜遷移到正極，插入FeP04形成UFeP04。由于在充放電過程中鐵氧配位關(guān)系變化不大，所以除鋰過程中雖然存在相位變化，但不存在影響鋰電化學(xué)性能的體積效應(yīng)。

電池自放電分析電池自放電是指電池在不使用時(shí)電池容量的自然損耗。在正常情況下，電池的自放電程度重要受陰極材料、電池制造工藝、電解質(zhì)性能、溫度和時(shí)間等因素的影響。自放電會(huì)使電池失去部分容量。電池的自放電受溫度和充電狀態(tài)的影響較大。假如負(fù)極充滿電而正極自放電，電池內(nèi)部的容量平衡就會(huì)被破壞，導(dǎo)致永久性的容量損失。在長(zhǎng)時(shí)間或頻繁的自放電過程中，鋰可能會(huì)沉積在碳上，加劇兩極之間的容量不平衡。在實(shí)踐中，電池自放電還包括電池管理系統(tǒng)消耗的電量。

2.它是電池組的車載放電。單個(gè)電池測(cè)試模塊測(cè)試每個(gè)電池的電壓和溫度。觸摸屏模塊檢測(cè)電池組的總電壓和電流，控制電池組的充電過程。低壓電動(dòng)汽車各電池組的電池?cái)?shù)量為16個(gè)，串聯(lián)在一起。totalvoltage是觸摸屏模塊，用于檢測(cè)電池組的總電壓和總電流，并在觸摸屏模塊上實(shí)時(shí)顯示總電壓、總電流、單電池電壓、溫度等重要信息。觸摸屏模塊通過CAN總線與充電器、平衡模塊、電機(jī)控制器同時(shí)通信，監(jiān)控電源電池組的充放電過程，是管理系統(tǒng)的核心。

磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池充電過程如下:最初,磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池充電的充電器,單電池測(cè)試模塊的單電池電壓、溫度測(cè)試,測(cè)試結(jié)果可以通信處理器的觸摸屏,觸摸屏系列微處理器監(jiān)控和控制充電過程。電池按單個(gè)電池的電壓控制串聯(lián)充電方式充電。當(dāng)系列充電結(jié)束時(shí)，觸摸屏模塊檢測(cè)到某一電池或多節(jié)電池的荷電狀態(tài)較低，要啟動(dòng)平衡模塊，觸摸屏發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)相應(yīng)電池的平衡模塊。當(dāng)平衡充電模塊完成每個(gè)電池的平衡充電后，平衡充電模塊停止工作，觸摸屏微處理器顯示電池組已充電完畢。

通過磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池的充電實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了平衡充電模塊能夠很好地平衡電池組中各單體電池的充電。通過電池組的平衡充電裝置，電池組中的每一節(jié)電池都可以充滿電。