動力磷酸鐵鋰電池的性能研究

　　AD5、AD6 也有類似結果。說明電池經(jīng)過高溫循環(huán)后，正負極的Li+嵌入–脫嵌能力均有不同程度的衰減，但負極衰減更加嚴重。在鎳鈷鋁體系研究結果中則是正極有更嚴重的衰減。不同功率等級的循環(huán)結果顯示，1.0C 倍率放電中AD6 有比AD4 更大的容量衰減，特別是負極劣化程度更加明顯。ND1 的結果也說明負極有比正極更嚴重的嵌入–脫嵌能力衰減。

　　交流阻抗（EIS）譜能準確反應各電極過程動力學參數(shù)與電極狀態(tài)之間的關系，高溫循環(huán)后負極（SOC 為100%）EIS 譜（如圖11），有石墨負極的典型特征，由高頻、中頻兩個半圓及低頻“Warburg阻抗”組成。圖11 中嵌圖所示的幾個阻抗點以及對應的頻率如表4 所示。其中，Rsol、Rsol+SEI、Rsol+SEI+1/2CT阻抗點分別反映溶液、SEI 膜及電荷轉移阻抗。循環(huán)前后Rsol+SEI 阻抗點有明顯差別，AD4 和AD5 的Zre由循環(huán)前的8.97 Ω 分別增至12.85 和14.64 Ω，相應頻率從4 100 Hz 降低至2 068 Hz；由于循環(huán)前后電荷轉移阻抗弧明顯拉長，只將Rsol+SEI+1/2CT 阻抗點進行比較，AD4 和AD5 的Zre 由循環(huán)前的66.13 Ω·cm2分別增至98.37 和108.57 Ω·cm2。Warburg 阻抗點AD4 和AD5 的頻率由循環(huán)前的0.156 Hz 分別降至0.093 和0.030 Hz，Zre 由116.40 分別增至229.39 和246.40 Ω·cm2。說明循環(huán)后負極的電極過程逐漸減慢，SEI 膜阻抗、電荷轉移阻抗變化較大。

圖11 新電池、AD4、AD5 負極的EIS 譜（SOC 為60%）

表4 循環(huán)前后新電池、AD4、AD5 負極的Zre-f 關系（SOC 為100%）

　　3 結論

　　研究表明：常溫25 ℃、100%功率等級條件下，循環(huán)72 815 次，即滿足相應車型行駛8.0×104 km，電池容量衰減為初始值的94.4%（衰減了5.6%），直流內阻增加9.6%；容量與內阻有相應的衰減規(guī)律，均表現(xiàn)多段衰減趨勢。高溫45 ℃、100%功率等級條件下，循環(huán)44 019 次，即滿足相應車型行駛4.8×104km，電池容量衰減為初始值的82.4%（衰減了17.6%），直流內阻增加36.7%；容量及內阻在循環(huán)初期經(jīng)歷短時間穩(wěn)定后，衰減逐漸增大。循環(huán)過程中正、負極嵌入–脫嵌能力均有不同程度衰減，但負極衰減更大，其SEI 膜阻抗、電荷轉移阻抗有顯著增加。