研究电动车辆动力电池基本性能【钜大锂电】

在环保和节约能源的要求下，近年来电动汽车得到了迅速发展。尽管电动汽车与燃油汽车相比具有无污染、能源转化率高、可以利用多种能源等优点，是当前汽车发展的方向，然而，由于目前的电动汽车存在着加速性能差、一次充电的行驶距离短、充电时间长，价格较贵等缺点，从而限制了电动汽车与燃油汽车的竞争和自身的发展。这些问题存在的根源就在于作为电动汽车动力源的动力蓄电池的比能量低、比功率小、循环寿命短以及价格昂贵等。因此，要发展电动汽车，首先要解决的问题就是开发出高性能的动力蓄电池。锂离子电池是近年来才发展起来的高新技术产品，代表了当代电源技术的先进水平。它在工作电压、质量比能量、循环寿命、自放电率、大电流充放电以及对环境友好等方面都具有其它动力蓄电池无以伦比的优越性，是国际公认的当代先进的蓄电池系列。但是，对于它作为电动车辆动力电池基本性能的研究，至今却很少见到报道。

本文围绕电动汽车动力蓄电池的基本性能要基金项目：广东省自然科学基金重点资助项目（963038）：周震涛（1945―），男，教授，博士生导师，主要从事功能材料制备。结构和性能研究。

求，考察了自行设计组装的5A.1！、25A.1！、50A1的锂离子动力蓄电池的充放电性能、荷电保持能力，以及充放电前后电池电极微观形貌的变化等。

随着锂离子动力蓄电池容量的增加，其质量比能量和能量密度也不断增大。

这是由于随着电池容量的增加，电池中单位质量所含活性物质的相对比例也不断增加的缘故。50A°h的动力蓄电池的质量比能量与能量密度最高，分别1W-h/L，已经超过USABC规定的电动车用动力蓄电池质量比能量80~100W°h/kg和能量密度135W°h/L的中期开发目标，但距离USABC所要求的质量比能量200W°h/kg和能量密度300W°h/L的远期开发目标还有一段距离。

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符合Exic IIB T4 Gc防爆标准

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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不同容量的锂离子动力蓄电池的比能量和能量密度n容量质量比能量能量密度2.2锂离子动力蓄电池在不同工作电流下的放电性能电动汽车在爬坡、启动、加速时都要求动力电池能够提供大的比功率，即足够大的电流放电以提供足够的动力。为了考察我们组装的锂离子动力蓄电池在不同工作电流下的放电性能，我们对不同容量的电池进行了电。由表2可见，随着电池放电电流的增大，不同容量的动力蓄电池的放电容量都明显下降，而且放电电流越大，电池放电容量下降的比率也越小。这是由于锂离子在电池内的扩散速度较慢，随着放电电流的增大，电池内的浓差极199（SEM>观fAcadc腿丨Electrnic触趾化⑩，由电也的固有内阻所引起的电压降也增大从而使电池的放电容量相应下降。同时，由表2还可以发现，锂离子动力蓄电池的大电流放电性能较好，如5A°h电池即使在1C倍率放电，放电容量也能保持在其0.1C倍率放电容量的79.35%.表2不同容量的动力蓄电池在不同放电电流下的放电性能倍率放电容量/比率/%放电容量/Ah比率/%放电容量/比率/%为了进一步说明本文的锂离子动力蓄电池在不同的放电电流下都能够正常工作，我们以5A-h的动力蓄电池为例，在不同的放电电流下对它进行了放电。由可见，5A°h电池即使在1C倍率较大电流的情况下放电，其放电行为也无异常现象。由此说明，我们的锂离子动力蓄电池能够在较大电流下正常工作。

A°h的锂离子动力蓄电池在不同放电电流下的放电行为2.3锂离子动力畜电池的荷电保持能力为了了解锂离子动力蓄电池的荷电保持能力，我们将不同容量的电池充电后放置一段时间再测其放电容量，表3为其。

（a）、（b）分别是电池负极材料MCMB在十次充放电循环反应前、后放大2000倍的SEM照片。由图可以看出，未经充放电循环反应的MCMB（a）充放电循环反应前（b）充放电循环反应后负极的SEM照片电极物质的微粒均匀、细小，而十次循环反应后电极物质的微粒变得粗大，并且分布不均匀。这表明充放电反应前后负极材料MCMB的结构发生了变化。众所周知，充电过程中锂离子从MCMB的表面进入MCMB的层状结构的内部，会破坏MCMB原有的规整结构。这种被破坏的结构即使锂离子完全脱嵌后也不能完全恢复。同时在首次充电过程中，由于溶剂分子与锂离子的共嵌入也会造成部分MCMB层状结构的变化，改变MCMB表面形貌的规整度。因此，充放电循环反应会使负极物质表面的微观形貌趋于杂乱化。

4结论研究不同容量的锂离子动力蓄电池的质量比能量和能量密度表明，以0.2C倍率、100%DOD放电时，50A°h电池的质量比能量和能量密度可分另I达到°h/L，超过了USABC规定的动力蓄电池的中期开发目标。因此，锂离子动力蓄电池是一种可望用作未来电动汽车动力源的新型电池。

（2）研究本文自行设计组装的5A°h、25A°h和50A°h的方形层叠式锂离子动力蓄电池的大电流放电性能表明，它们的大电流放电性能较好。5A°h电池1C倍率电流放电的容量仍能保持在0.1C倍率放电容量的79%，大电流放电时电池的放电行为无异常现象。