大型鋰電池常溫循環(huán)性能及其容量損失

　　摘要：研究了LiCoO2體系80Ah聚合物鋰離子蓄電池常溫1C循環(huán)性能及其容量損失。采用恒流-恒壓(CC-CV)充放電制度對鋰離子電池常溫下進行了500次的充放電循環(huán)測試。結(jié)果表明，蓄電池的放電平臺在4.1V～3.6V，該階段放電容量大于總放電容量的90%;500次循環(huán)后，蓄電池容量保持率為85.299%;恒流充電容量占總充電容量的比率隨循環(huán)次數(shù)的增加而降低;循環(huán)過程中充放電效率不受循環(huán)次數(shù)的影響，平均值為99.58%。

　　關(guān)鍵詞：聚合物鋰離子蓄電池;循環(huán)壽命;容量衰減;充放電效率概述

　　所謂鋰離子電池是指分別用兩個能可逆地嵌入和脫嵌的鋰離子化合物作為正負極構(gòu)成的二次電池。鋰離子電池于20世紀(jì)90年代初由日本SONY公司率先研制成功并實現(xiàn)商品化。鋰離子電池作為一種高比能量、環(huán)保型的電源裝置而受到了全世界的關(guān)注，得到迅速開發(fā)和應(yīng)用。尤其在通信領(lǐng)域，鋰離子電池已逐步取代了鎘鎳和鎳氫電池而成為主要供電電源。理想的鋰離子電池，除了鋰離子在正負極之間嵌入和脫出外，不發(fā)生其他副反應(yīng)，不出現(xiàn)鋰離子的不可逆消耗。實際的鋰離子電池，每時每刻都有副反應(yīng)存在，也有活性物質(zhì)的不可逆消耗。由于大型鋰離子電池充放電電流大、體積大、散熱難，在充放電過程中容易導(dǎo)致電池升溫，使得鋰離子電池的循環(huán)壽命在一定程度上有所降低;加上出于安全方面的考慮使得作為動力電源的大型鋰離子電池的開發(fā)及應(yīng)用在很大程度上受到了限制(如作為車用動力電源)。本文針對大型鋰電池在常溫狀態(tài)下的循環(huán)性能和容量衰減情況進行了研究，這些研究結(jié)果對鋰電池在常溫環(huán)境中的使用具有一定的參考價值。

　　試驗

　　本試驗研究采用的蓄電池是自制LiCoO2體系80Ah聚合物鋰離子蓄電池。蓄電池在室溫狀態(tài)下進行充放電循環(huán)測試，采用恒流恒壓充電制度(CC-CV)和恒流放電制度，充放電電壓范圍為3.0V～4.15V，首先以80A恒流充電至4.15V，轉(zhuǎn)4.15V恒壓充電至電流小于4A時停止，擱置10min，以80A恒流放電至3.0V，擱置10min，如此循環(huán)充放電500次。循環(huán)數(shù)據(jù)的采集在電池程控測試儀(LX-PCBT-188-5D)上進行，環(huán)境溫度為12.2℃～22.9℃。

　　結(jié)果與討論

　　充電

　　充電特性曲線

　　蓄電池的充電特性曲線見圖1。

　　由圖1可以看出，第1次循環(huán)充電容量75.651Ah，恒流充電時間52分11秒，恒壓充電時間14分31秒，總充電時間1小時6分42秒。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，充電時間減少。

　　蓄電池的充電平臺在3.8V～4.15V，該階段充入容量達到總充電容量的80%以上。并且隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電壓上升速度加快，充電容量減少。

　　恒流充電容量占總充電容量的百分比