所謂鋰離子電池是指分別用兩個(gè)能可逆地嵌入和脫嵌的鋰離子化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。鋰離子電池于20世紀(jì)90年代初由日本SONY公司率先研制成功并實(shí)現(xiàn)商品化。鋰離子電池作為一種高比能量、環(huán)保型的電源裝置而受到了全世界的關(guān)注，得到迅速開發(fā)和應(yīng)用。尤其在通信領(lǐng)域，鋰離子電池已逐步取代了鎘鎳和鎳氫電池而成為主要供電電源。理想的鋰離子電池，除了鋰離子在正負(fù)極之間嵌入和脫出外，不發(fā)生其他副反應(yīng)，不出現(xiàn)鋰離子的不可逆消耗。實(shí)際的鋰離子電池，每時(shí)每刻都有副反應(yīng)存在，也有活性物質(zhì)的不可逆消耗。由于大型鋰離子電池充放電電流大、體積大、散熱難，在充放電過程中容易導(dǎo)致電池升溫，使得鋰離子電池的循環(huán)壽命在一定程度上有所降低;加上出于安全方面的考慮使得作為動(dòng)力電源的大型鋰離子電池的開發(fā)及應(yīng)用在很大程度上受到了限制(如作為車用動(dòng)力電源)。本文針對(duì)大型鋰電池在常溫狀態(tài)下的循環(huán)性能和容量衰減情況進(jìn)行了研究，這些研究結(jié)果對(duì)鋰電池在常溫環(huán)境中的使用具有一定的參考價(jià)值。

試驗(yàn)

本試驗(yàn)研究采用的蓄電池是自制LiCoO2體系80Ah聚合物鋰離子蓄電池。蓄電池在室溫狀態(tài)下進(jìn)行充放電循環(huán)測(cè)試，采用恒流恒壓充電制度(CC-CV)和恒流放電制度，充放電電壓范圍為3.0V～4.15V，首先以80A恒流充電至4.15V，轉(zhuǎn)4.15V恒壓充電至電流小于4A時(shí)停止，擱置10min，以80A恒流放電至3.0V，擱置10min，如此循環(huán)充放電500次。循環(huán)數(shù)據(jù)的采集在電池程控測(cè)試儀(LX-pCBT-188-5D)上進(jìn)行，環(huán)境溫度為12.2℃～22.9℃。

結(jié)果與討論

充電

充電特性曲線

蓄電池的充電特性曲線見圖1。

由圖1可以看出，第1次循環(huán)充電容量75.651Ah，恒流充電時(shí)間52分11秒，恒壓充電時(shí)間14分31秒，總充電時(shí)間1小時(shí)6分42秒。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，充電時(shí)間減少。

蓄電池的充電平臺(tái)在3.8V～4.15V，該階段充入容量達(dá)到總充電容量的80%以上。并且隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電壓上升速度加快，充電容量減少。

恒流充電容量占總充電容量的百分比

(1)1-100次循環(huán)

恒流充電容量占總充電容量的91.49%(均值)。恒壓充電容量占充電容量的8.51%(均值)。

(2)200-300次循環(huán)

恒流充電容量占總充電容量的90.98%(均值)。恒壓充電容量占充電容量的9.02%(均值)。

(3)400-500次循環(huán)

恒流充電容量占總充電容量的89.9%(均值)。恒壓充電容量占充電容量的10.1%(均值)。

恒流充電容量占總充電容量的百分率與循環(huán)次數(shù)關(guān)系見圖2。

由以上數(shù)據(jù)和圖2可以看出，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，恒流充電容量占總充電容量的百分率平緩下降，則恒壓充電容量占總充電容量的百分率平緩上升。

放電曲線

蓄電池的放電特性曲線見圖3。

由圖3可以看出，蓄電池的放電平臺(tái)在4.1V～3.6V，該階段放電容量達(dá)到總放電容量的90%以上。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，蓄電池放電容量降低，且放電平臺(tái)降低。