不同正極材料的鋰離子電池容量特性分析

李玲玲，謝 陽，曹麗鵬，黃 凱

(1.河北工業大學電磁場與電器可靠性省部共建重點實驗室，天津300130；2.勤益科技大學電子工程系，中國臺灣臺中41170)

鋰離子電池廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、平板電腦、數碼相機等儲能器件中，它的安全性和可靠性一直是其應用中備受關注的問題。電池儲能系統 (battery energy storage systems，BESS)作為儲能來源時[1]，需要電池荷電狀態(state of charge，SOC)和剩余壽命(remaining useful life，RUL)作為電池管理系統(battery management systems，BMS)的兩項重要指標對變量進行精確的估計，為電池儲能系統正常供電提供重要保障。一般采用容量、功率和阻抗表征電池的退化失效狀態，容量衰減是電池失效的主要表現形式。隨著充放電循環次數的增加，電池容量將會不斷衰減，當容量衰減至額定容量的75%～80%時，認為鋰離子電池進入失效狀態[2-3]。放電倍率、電池溫升、環境溫度對鋰離子電池放電容量有較大影響[4-5]。

本文對電池采用恒壓恒流充電(CC-CV)、恒流放電(CC)的充放電準則，將放電倍率、電池放電溫升、環境溫度依次作為變量和定量進行循環實驗，分析不同正極材料下，放電倍率、電池放電溫升、環境溫度以及循環次數對鋰離子電池放電容量的影響。

1 電池基本參數及實驗方案

正極材料是目前鋰離子電池中鋰離子的唯一或主要提供者，正、負極材料不同，循環壽命差異較大，影響電池的容量特性[6-7]。橄欖石結構的磷酸鐵鋰(LFP)和鎳鈷錳三元材料(NMC)以其獨特優勢廣泛用作鋰離子二次電池的正極材料。由表1可知，NMC電池的額定容量、標稱電壓、放電倍率值都高于LFP電池。……