TECHNOLOGICAL FIELD科技园地中国自行车 China Bicycle 2010· 1132●文/孙庆[1 ] 孙克宁[1 ] 代云飞[2] 周寿斌[2]摘要: 主要从放电容量、 放电中 值电压、 充电时间、 恒流容量百分比四个方面研究了 充电限制电压从3. 25至3. 85范围变化对磷酸铁锂电池性能的影响。 实验结果表明: 对于磷酸铁锂材料的锂离子电池, 采用恒流恒压的充电方案, 对于磷酸铁锂电池, 结合安全性考虑, 充电限制电压设定在3. 55~3. 70V较合理, 推荐值为3. 60V~3. 65V。关键词: 磷酸铁锂; 充电限制电压; 锂离子电池; 充电方案磷酸铁锂电池的影响充电限制电压对锂离子电池具有工作电压高(为镍镉电池、 氢镍电池3倍) 、 比能量大(可达165Wh/kg, 是氢镍电池的3倍) 、 体积小、 质量轻、 循环寿命长、 自放电率低、 无记忆效应、 无污染等众多优点。 在锂离子电池中, 磷酸铁锂电池较被看好, 这种电池虽然比能量不及钴酸锂电池, 但是其安全性高, 单体电池的循环次数能达到2000次, 放电稳定。 因此, 磷酸铁锂电池是目 前被人们十分看好的一种锂离子电池。 无论何种电池, 为了 将其性能发挥至最佳, 充电方案及充电参数的摸索和选择是必不可少的, 而且也是至关重要的。 目 前, 锂离子电池普遍采用恒流恒压充电方案, 此方案涉及三个充电参数: 充电电流、 充电限制电压、 充电截止电流。 在充电方案相同的前提下, 不同的充电参数不仅会影响电池使用过程中性能的发挥, 甚至会影响电池使用过程的安全性。 但笔者在考察国内多家电芯的产品规格书中发现, 各家的充电限制电压差异较大, 从3. 6V至3. 80V不等。为此, 本文在固定充电电流、 充电截止电流两参数的前提下, 重点研究了 充电限制电压对磷酸铁锂电池性能的影响。[1 ] 江苏储能材料工程技术研究中心[2] 江苏华富控股集团有限公司企业院士工作站 科技园地TECHNOLOGICAL FIELD中国自行车2010· 11 China Bicycle 332 测试结果及讨论2. 1 充电限制电压对电池放电容量的影响 放电容量统计结果见右表1。 并以3. 65V下的放电容量作为参考值, 其它考察点的考察数据与其进行比较。 取5只样品各考察点的考察数据平均值作图, 如图1。从表1和图1可以看出 , 从3. 25V-3. 85V, 随着充电限制电压的升高, 其放电容量是逐渐提升的。 当充电限制电压低于3. 40V时, 放电容量随着充电限制电压的升高增加明显。 在3. 25V下, 其放电容量不到3. 65V 下的20%, 3. 30V下则升至30%左右, 至3. 35V则达到近80%。而3. 40V-3. 85V之间, 放电容量增加趋势不明显, 只是从99. 1%(3. 30V) 增长至100. 2%(3. 85V) , 尤其是3. 55V(99. 9%) 以上, 其放电容量基本不变。 由此可以看出,只要充电限制电压不低于3. 40V, 则容量损失不会超过1. 1%, 而当充电限制电压提升至3. 55V以上时, 容量损失仅为0. 3%以内。图1 不同充电限制电压对放电容量的影响1 实验方案:1 . 1 选取规格为3. 2V/10Ah的5只出厂合格的磷酸铁锂电芯作为样品进行考察1 . 2 将5只电芯上台进行不同充电限制电压下的充放电测试。1 . 3 测试设备: 深圳市新威尔电子有限公司生产的规格型号为CT-3008W5V20A-TF的高精度电池性能测试系统。1 . 4 充放电方案: 以1/3C(3. 333A) 电流进行恒流充电, 电芯电压至所考察的充电限制电压后, 转恒压充电, 当充电电流减小至0. 01C(0. 1A) 时, 充电完毕后搁置10min, 进入恒流放电阶段, 以1C(10A) 电流进行恒流放电, 放电截止电压为2. 0V, 放电完毕后搁置10min。 此为一个循环。 容量恢复及稳定阶段充放电循环的充电限制电压为3. 65V。