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四部委發布的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》通知對鋰離子動力電池的使用環境也有“使用環境-30至55的溫度目標”。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,也沒有明確說明電池在這個溫度范圍內如何使用(或者沒有提出在這個溫度范圍內的性能要求),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300周以上;
-40低溫充電0.2C,充放電循環300周以上。
低溫放電電池
三元和磷酸亞鐵鋰體系
-405C高倍率連續放電,容量保持率80%以上;
-50低溫放電,容量保持率在75%以上。
關于動力電池在高溫或低溫下的要求,我們先來看看相關法規和標準是如何規定的:
1.QC/T743-2006電動汽車用鋰離子電池。這是之前執行的舊電池標準,與高溫和低溫相關的要求主要針對單體電池:
C/3在-202下的放電容量不得低于額定值的70%。
552時C/3放電容量不小于額定值的95%。
100%SOC在552儲存7天后,電荷保持率不低于額定值的80%,容量恢復不低于額定值的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。這是最新的國家標準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:
-202下的1C放電容量不低于初始容量的70%。
552下1C放電容量不低于初始容量的90%。
在552下以100%SOC儲存7天后,其電荷保持率不低于初始容量的85%,容量恢復應不低于初始容量的90%。
3.GB/T31467.1/2-2015電動汽車用鋰離子電池及系統第1/2部分:高功率/高能量應用的試驗程序。該標準系列是關于電池組/系統的要求。它只提供測試方法,不提供具體要求。與高溫和低溫相關的要求是:
容量和能量測試(這是1C的連續放電)的最高和最低溫度為:40和-20
電源和內阻測試(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,可以看出當前的溫度標準要求是:
電池組電池和模塊:-20~55
電池組/電池系統:-20~45
對比《促進汽車動力電池產業發展行動方案》的目標,我們可以看到:
1.電池單元/模塊
高溫目標與單體/模塊的當前高溫一致。
低溫目標比現行標準低10,達到-30
2.電池組/系統
高溫目標比當前電池組/系統溫度高10,達到55
低溫目標比現行標準低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。