奥铁马OPTIMA蓄电池75/25 12V48AH 电动工业设备UPS电源

奥铁马OPTIMA蓄电池75/25   12V48AH 电动工业设备UPS电源

电池容量衰减至额定容量的80%以下时［1］，电池不再适合动力系统或整车的需要，试验参考QC/T743—2006国家标准，也以电池容量衰减为额定容量的80%作为电池寿命终结的标志。电池寿命一般都是通过强化试验来缩短试验时间，但是强化试验须知道各种应力水平下的电池寿命试验结果的关系，这非常复杂。而如果给电池施加的电流应力水平是其工作时的水平，试验将会持续非常长的时间，同样不可取。在本文中，电池寿命试验采取了试验加模拟的方法，通过部分试验得到电池容量的衰减情况，模拟出电池容量衰减曲线，从而计算出电池的寿命值。电池每1000个循环后的容量测量结果见表2。从表2中第3栏的数据可见，与前面的4个1000循环相比，第5个1000循环的电池容量衰减率明显增加，显示出一定异常。在监测电池单体电压的过程中发现，4000个循环之后，电池组中24号单体电池出现电压明显下降的问题，并且随着试验的进行，它与其他电池的电压差距越来越大，因而断定是由于24号单体电池过度亏电导致电池组衰减速率加快。图5为5000个循环之后全容量放电时，24号单体电池与其他单体的电压曲线对比。为消除因24号单体电池原因造成电池组容量衰减速率的加快，在进行数值拟合时，舍去了5000循环后的数据，分别进行1阶以及2阶的拟合，并将其外推，来预测电池寿命，结果如图6所示。电池失效时的容量为标称容量的80%，即12.8A•h，按1阶拟合结果，电池可以使用21450个循环，折合时间为1787.5h。以混合动力客车实车数据统计得到的客车平均速度为18km/h计算，在电池失效前，车辆可行驶3.22万km;按2阶拟合结果，电池可使用15410个循环，折合1284.2h，行驶里程为2.31万km。对比这两种拟合方式，2阶拟合结果更接近随着电池使用时间延长容量衰减率加快的实际情况。

3温度和单体电池的一致性对电池寿命的影响

3.1温度对电池寿命的影响电池在工作时会伴随着电极和电解液的分解，锂离子也会在电极上沉积形成氧化物，这些反应导致了电池容量的减小。而温度和反应速率存在如下关系［9］。式中:K为电极衰减反应速率，mol/s;Ea为反应的活化能，kJ/mol;R为气体常数，R=8.31451J/kmol;T为温度，K;B为频率因子，A/(mol•s)。可见温度对于电池寿命有很重要的影响，表3为单体电池Zui高温度和容量衰减率之间的关系。从表3可知，在试验的不同阶段，控制试验中的单体电池Zui高温度略有差别，则电池的容量衰减率也不一样。随着单体Zui高温度的升高。容量衰减率也呈上升趋势。

3.2单体电池一致性对电池寿命的影响由于生产流程和工艺等方面的原因，单体电池间容量等参数会出现细微的差别，但使用环境会加大这种不一致性。因电池风道设计的缺陷，电池中的某些单体电池始终要比其他单体电池的温度高很多。这种温度的不一致性主要通过内阻的不一致来影响电池寿命。因为不同的单体电池温度会导致其内阻不一样，这样单体电池的电压也就不同。在整个试验过程(包括工况循环试验及下文所述的强化试验和容量补充试验)中，总共进行了17次充放电，按照时间先后顺序标示为试验1～17号。对电池进行容量测试时的起始放电和起始充电电压数据进行分析，发现它们随着试验的进行呈现出一定的规律，如图7和图8所示。从图7和图8可见，随着试验的进行，电池的起始充电电压越来越大，起始放电电压越来越小，说明每次电池在全容量充放电的过程中，充入的电量变少，且放出的电量更少，即电池的容量在逐渐减小。分析试验中电池充放电电压范围变小的原因可知，在充电过程中，某些单体电池的电压高于其他单体电池，当其电压达到4.2V时，很多单体电池的电压仍未达到4.2V，这导致后续放电电压降低;在放电过程中，某些单体电池的电压远低于其他单体电池，当其电压降至3.0V时，仍有很多单体电池的电压大于3.0V，这导致后续充电电压升高。随着试验的进行，单体电池的电压差距在增大，充放电电压范围就逐渐减小了。所以在电池工作时要保证每个单体电池不过充过放，每个单体Zui大电压不超过4.2V，Zui小电压不小于3.0V。单体电池的电压不一致还会造成充放电过程中的部分单体电池过充和过放，损坏单体电池。在试验中，24号单体电池由于过度放电导致其电压降低，进而影响了整个电池组的寿命。