雷利亮 郭建峰 党友旗

（中航锂电（洛阳）有限公司，河南 洛阳 471003）

磷酸铁锂电池在不同存储条件下的性能研究

雷利亮 郭建峰 党友旗

（中航锂电（洛阳）有限公司，河南 洛阳 471003）

本文研究磷酸铁锂电池不同荷电状态（SOC）、不同温度存储时电池内阻、厚度及容量的变化。结果表明，高温和高荷电态存储都会加速电池内阻的增大，电池厚度会随着存储时间增加而增加，存储初期电池厚度增加较大；电池高温存储初期，空电状态厚度变化较大。高温会加速电池在存储过程的不可逆容量损失。关键词：磷酸铁锂；存储；高温；荷电状态

锂离子电池具有比能量大、电压高、寿命长等优点，使其具有广泛的应用市场。但是，电池在存储过程中的容量衰减、内阻及厚度变化影响了电池的使用。许多因素，如温度、SOC对电池的存储寿命具有显著的影响［1］。

以中航锂电（洛阳）有限公司某型号锂离子电池（正、负极活性物质分别为LiFePO4、人造石墨）为研究对象，从温度、SOC等因素出发，对电池存储后内阻、厚度、容量变化进行研究，确定温度及SOC对电池的影响。

1 试验设计

根据电池在存储过程中的情况，设计了以下6组试验，每组10支电池。一是常温存储1～3组，荷电状态分别为0%、30%、60%SOC，按如下步骤进行试验：①0.3C定容；②常温搁置30d，0.3C定容；③重新调整到对应的SOC，继续常温搁置；④重复步骤②③，20个月后测试结束。二是55℃存储4～6组，荷电状态分别为0%、30%、60%SOC、按如下步骤进行试验：①0.3C定容；②55℃搁置30d，常温静置12h，0.3C定容；③电池重新调整到对应的SOC，继续55℃搁置；④重复步骤②③，12个月后测试结束。

上述实验每搁置30d后，进行电池内阻和厚度测试。测试设备为广州擎天实业有限公司生产的HTV5C100D100-8电池性能测试系统。恒温设备为上海一恒科学仪器有限公司生产的DHG9620电热鼓风干燥箱。交流内阻测试设备为HIOKI3554蓄电池内阻测试仪。

2 结果与讨论

2.1 内阻测试

在室温及55℃下，不同SOC的电池内阻随存储时间的变化见图1。从图1可知，随存储时间增加，电池内阻有增大的趋势。但55℃比室温内阻增加率大，这主要是由于在高温下，电极表面的固体电解质相界面膜（SEI膜）会分解、重组并增厚，导致电池内阻增大［2］。不同SOC电池的内阻增加率差异不明显。

图1 不同温度、不同SOC存储时内阻变化

2.2 厚度测试

从图2可知，随着存储时间的增加，电池厚度有增大的趋势，但55℃时电池厚度增加率大。

图2 不同温度、不同SOC存储时厚度变化

常温储存时，不同SOC电池厚度变化基本一致，空电状态厚度增加速率略大。存储初期，电池厚度变化较大，存储4个月后，电池厚度增长缓慢，不同SOC对电池厚度影响不明显。

高温储存初期，空电时电池厚度增加较大，分析认为，在空电态下，电池极化较大，高温加速了电池内部的化学反应，电池厚度增加较大［3］。随着搁置进行，电池内部化学反应基本平稳，温度的影响超过SOC的影响，电池厚度变化基本一致，且不同SOC对电池厚度影响不明显。

2.3 容量测试

从图3可知，随存储时间的增加，电池容量衰减有增大的趋势。高温会加速电池在存储中的不可逆容量损失，而且存储初期容量衰减较明显。这可能因为存储初期时属于新电池，电极与电解液界面的副反应较大，如SEI膜的分解、重组和增厚等，都会导致电池容量衰减较快［4］。

图3 不同温度、不同SOC存储时容量衰减

3 结论

笔者从温度和SOC出发，研究了磷酸铁锂电池存储后内阻、厚度和容量的变化。内阻随存储时间呈增大趋势，高温和高荷电态存储都会加速电池内阻增大，但高温对内阻的影响更大；电池厚度随存储时间增大，高温存储初期，空电态存储会加速电池厚度的增大；高温会加速电池在存储初期的不可逆容量损失。电池存储时，应避免高温空电态及高荷电态存储，避免造成电池内阻增大、厚度增大及容量衰减。

［1］刘勇，盘毅，谢凯，等.锂离子电池的存储性能研究［C］//第30届全国化学与物理电源学术年会，2013：339-340.

［2］贺狄龙，马冬梅，段雪琴，等.存储条件对磷酸铁锂锂离子电池性能的影响［J］.电池，2014（4）：226-228.

［3］李佳，张健，张熙贵，等.存储后锂离子电池的性能研究［J］.电源技术，2009（7）：552-556.

［4］Ramasamy RP，Lee JW，Popov BN.Simulation of capacity loss in carbon electrode for lithium-ion cells during storage［J］.J Power Sources，2007（1）：266-272.

Study of the Performance of Lithium Iron Phosphate Battery in Different Storage Conditions

Lei LiliangGuo JianfengDang Youqi
（China Aviation Lithium Battery(Luoyang)Co.,Ltd.，Luoyang Henan 471003）

The changes of internal resistance,thickness and capacity of lithium iron phosphate(LiFePO4)Li-ion battery after storage in different state of charge(SOC)and different temperature were studied in this paper.The result showed that high temperature and high SOC could accelerate the increasing of internal resistance,but high temperature was more detrimental.The thickness increased as the extension of storage.In the primary stage of storage，the thickness increased larger.In the primary stage of storage in high temperature,the thickness of the state of the air was changed greatly.High temperature could accelerate the irreversible capacity loss of the battery.

LiFePO4；storage；high temperature；state of charge

TM912

A

1003-5168（2017）05-0124-02

2017-04-18

雷利亮（1986-），男，本科，工程师，研究方向：电池设计；郭建峰（1977-），男，本科，工程师，研究方向：电池设计；党友旗（1987-），男，本科，工程师，研究方向：电池工艺。