鋰電池在高溫和低溫環(huán)境下的性能

四部委發(fā)布的《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》通知對鋰離子動力電池的使用環(huán)境也有“使用環(huán)境-30℃至55℃的溫度目標(biāo)”。這里提出了動力電池的溫度要求：電池可以在低溫-30℃和高溫-55℃下使用，但沒有明確說明是電池單元、模塊還是電池組/系統(tǒng)，也沒有明確說明電池在這個溫度范圍內(nèi)如何使用(或者沒有提出在這個溫度范圍內(nèi)的性能要求)，特別是低溫-30℃的要求(比如在這個溫度下的容量要求和功率要求)。

低溫可充電電池

三元和磷酸亞鐵鋰體系

-20低溫充電0.5C，充放電循環(huán)300周以上；

-40低溫充電0.2C，充放電循環(huán)300周以上。

低溫放電電池

三元和磷酸亞鐵鋰體系

-40℃ 5C高倍率連續(xù)放電，容量保持率80%以上；

-50℃低溫放電，容量保持率在75%以上。

關(guān)于動力電池在高溫或低溫下的要求，我們先來看看相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)是如何規(guī)定的：

1、QC/T743-2006電動汽車用鋰離子電池。這是之前執(zhí)行的舊電池標(biāo)準(zhǔn)，與高溫和低溫相關(guān)的要求主要針對單體電池：

C/3在-20±2℃下的放電容量不得低于額定值的70%。

55±2℃時C/3放電容量不小于額定值的95%。

100%SOC在55±2℃儲存7天后，電荷保持率不低于額定值的80%，容量恢復(fù)不低于額定值的90%。

2、GB/T31486-2015電動汽車用動力電池電氣性能要求和試驗要求。這是最新的國家標(biāo)準(zhǔn)對單體電池和模塊的要求，其中對電池模塊的高低溫性能要求是：

-20±2℃下的1C放電容量不低于初始容量的70%。

55±2℃下1C放電容量不低于初始容量的90%。

在55±2℃下以100%SOC儲存7天后，其電荷保持率不低于初始容量的85%，容量恢復(fù)應(yīng)不低于初始容量的90%。

3、GB/T31467.1/2-2015電動汽車用鋰離子電池及系統(tǒng)第1/2部分：高功率/高能量應(yīng)用的試驗程序。該標(biāo)準(zhǔn)系列是關(guān)于電池組/系統(tǒng)的要求。它只提供測試方法，不提供具體要求。與高溫和低溫相關(guān)的要求是：

容量和能量測試(這是1C的連續(xù)放電)的最高和最低溫度為：40℃和-20℃

電源和內(nèi)阻測試(短時大電流放電)的最高和最低溫度分別為：40℃和-20℃?？蛰d容量損失試驗，最高溫度為40℃

貯存時的容量損失試驗，最高溫度為45℃

高低溫啟動功率試驗，最高和最低溫度分別為：40℃和-20℃

能效測試，最高和最低溫度分別為：40℃和-20℃

通過取最大值和最小值，可以看出當(dāng)前的溫度標(biāo)準(zhǔn)要求是：

電池組電池和模塊：-20~55℃

電池組/電池系統(tǒng)：-20~45℃

對比《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》的目標(biāo)，我們可以看到：

1.電池單元/模塊

高溫目標(biāo)與單體/模塊的當(dāng)前高溫一致。

低溫目標(biāo)比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)低10℃，達到-30℃

2.電池組/系統(tǒng)

高溫目標(biāo)比當(dāng)前電池組/系統(tǒng)溫度高10℃，達到55℃

低溫目標(biāo)比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)低10℃，達到-30℃

圖1是鋰離子電池在不同低溫下的放電容量曲線示意圖(這里用來表示總的變化趨勢)。與室溫20℃相比，-20℃低溫容量有明顯衰減，-30℃容量損失更多，-40℃容量不足一半。