]高功率大容量动力型锂电池的研发

高功率大容量动力型锂电池的研发

世界各国对石油的过度开发利用，已造成石油资源的日益枯竭，据多方面权力机构报道，我国实际是一个贫油国，超过56%原油依靠进口，而且开采成本特别高。另一方面随着人类对环境的污染和破坏越来越严重，其他的发达国家都不惜投入重金开发替代能源，我国也不例外。

在所有的能源形式中，电能是最清洁环保、最容易使用和效率最高的能源。电池是最好的储存电能的装置，在所有的电池产品中，锂离子电池是目前世界上最先进、技术含量最高和高比能量，锂离子电池广泛应用于移动电源、蓝牙、数码产品、移动DVD、手提电脑等各种产品、模型、玩具、电动工具、电动车等领域，在锂离子电池方面，磷酸铁锂电池具有良好的电化学性能，无毒、无污染、安全性能最好、可在高低温环境下使用、原材料来源广泛和使用寿命长等优点得到各界人士的高度重视。

我国“十五”期间，国家科技部专门设立863计划电动汽车重大专利，为了掌握电动汽车的核心部件——电池，政府及一些企业不惜投入重金发展，在电池的关键技术上的研发方面取得了重大研究成果。我公司自主研究开发的6Ah/120C高功率和140Ah大容量磷酸铁锂动力电池性能完全可满足混合电动汽车和纯电动汽车的使用要求，它俩特有的性能光亮将在新能源发展上会令世人振奋！现将我公司的6Ah/120C高功率和140Ah大容量磷酸铁锂电池的制作及性能解析如下。

一、6Ah/120C高功率磷酸铁锂电池制作及性能(1)6619140-6Ah高功率磷酸铁锂电池制作6619140-6Ah磷酸铁锂电池，是我们自主研发的一种新型的高功率密度磷酸铁锂电池产品，这种电池保持了120C超倍率放电的世界纪录，能以700A持续放电，这是此款电池最突出的性能。电池的正极采用特殊的磷酸铁锂，负极采用改性石墨，外壳采用耐电解液腐蚀且散热最好的不锈钢材质，外壳装有安全阀门。经过一系列的科学设计工艺步骤，配料—涂布—叠片—封装—注液—预充—续充而得到成品电池，在配料方面为了让正负极材料分散均匀，我们采用国内最先进的迷宫密封双行星搅拌，自动调节浆料温度，保证浆料粘度的稳定，涂布方面采用自动跟踪测试极片面密度和厚度装置，以保证极片的均匀性，叠片采用最先进的全自动叠片机，注液过程严格控制水分，每步工序以制定的技术品质标准严格把关，运用科学的工艺生产避免对电池外观品质及性能的影响。得到的成品电池尺寸：厚×宽×高=6.6×19×140mm，额定容量为6Ah，内阻≤1.8mΩ，总重量≤340g，成品电池如图1。

(2)6619140-6Ah高功率磷酸铁锂电池特点1、倍率充电性能为达到汽车动力电池的快速充电特性，我们用6Ah的电流对电池进行充电，如图2，可看出用1C的大电流对电池充电没问题，只需62min可将电池充满电。

2、倍率放电性能汽车电池要求能快速充电外还要能大电流的放电，汽车在起步、加速、刹车、减速时需要的电能是不一样的，而6619140-6Ah磷酸铁锂电池在倍率放电性能方面占有决对的优势，用700A(即120C)的电流对电池进行持续放电，容量为3.76Ah，中值电压为2.154V，放电容量为1C放电容量的60.7%；240A(即40C)的电流对电池进行持续放电，容量为6.08Ah，中值电压为2.963V，放电容量为1C放电容量的98.1%，在倍率放电测试过程中我们用温度仪对每次放电温度进行测量，得到最高温度值是120C 放电时的51℃，图3为电池不同倍率的放电曲线。

3、循环性能我们将电池在常温条件下，以1C充放对电池进行循环测试，目的是为了适应汽车电池长使用寿命，循环2000周后，剩余容量保持率大于85%，显示出电池具有非常出色的使用寿命，如图4。

4、高低温性能汽车在户外行驶长期的处于极其恶劣的环境，为了让电池能适应不同气候条件，我们自主研发的6Ah磷酸铁锂电池在材料上作了很大的改进，在－25℃条件下以0.5C放电容量为额定容量的60.8%；在环境温度55℃条件下以0.5C电流放电，放电容量为额定容量的102.5%，55℃高温放电比常温放电占优势，原因是磷酸铁锂电热峰值可达350～500℃，而钴酸锂和锰酸锂只在200℃左右，这也是磷酸铁锂电池的一大优势，不同温度的放电曲线如图5。

5、荷电保持性能不管是在动力汽车行业还是在其它用锂电行业对电池荷电的保持能力，要求容量的下降越少越好。我们将6Ah的磷酸铁锂电池在常温条件下，以1C恒流放电到

终止电压2.0V，然后对电池进行一次充放电循环，最后给电池充满电，开路贮存30天后，以1C恒流放电至终止电压2.0V，得到剩余容量为98.6%，接着给电池以1C恒流恒压充满电，然后再1C放电至2.0V，得到恢复容量为99.4%。

二、140Ah大容量磷酸铁锂电池制作及性能(1)530182295-140Ah大容量磷酸铁锂电池制作我公司研发的型号为530182295-140Ah的磷酸铁锂电池，有着超大的容量，它的正极采用国内性能最佳的磷酸铁锂，负极采用复合石墨，外壳采用特殊的塑胶外壳，配有特制的安全阀门。经过一系列的科学设计工艺步骤，配料—涂布—叠片—封装—注液—预充—续充而得到成品电池，每道工序都严格的按照品质技术标准检验，以防止对电池后续性能的影响。得到的成品电池尺寸：厚×宽×高=53×182×295mm，额定容量为140Ah，内阻≤0.5mΩ，总重量≤4800g，成品电池如图6。

(2)530182295-140Ah大容量磷酸铁锂电池特点1、倍率充电性能在环境温度为25℃±5℃的条件下，对电池进行1C充电，充电性能曲线如图7，实验过程得出大电流1C对电池充电可行，充满电需要的时间为61min。

2、倍率放电性能我们将额定容量为140Ah电池进行了0.5C、1C、3C和5C放电，倍率放电曲线如图8，在倍率放电测试过程中我们用温度仪对每次放电温度进行测量，得到最高温度值是5C放电时的47℃，一般温度在27～42℃范围。1C放电容量为140.6Ah，中值电压为3.162V，放电百分比为100.0%,3C放电容量为138.1Ah，中值电压为3.1 06V，放电容量为1C容量的98.2%,5C放电容量为135Ah，中值电压为2.974V，放电容量为1C容量的96.0%,除了测试以上倍率放电外，还测试出瞬态放电电流能达到20C

以上。

3、循环性能在环境温度为25℃±5℃条件下，我们用1C充放对电池进行循环测试,循环2000周后剩余容量保持率仍然在90%以上,如图9.

4、高低温性能为测试在苛刻的环境下电池还能保持良好的性能，我们将电池在环境温度55℃条件下以0.5C电流放电，放电容量为额定容量的108.2%；在温度-25℃条件下以0.5C电流放电，放电容量为额定容量的63.7%，不同温度的放电曲线如图10。

5、荷电保持性能纯电动汽车还是混合动力汽车都不会是连续行驶，很多时候汽车是停放着，这就要求电池要有良好的荷电保持能力。我们将140Ah的磷酸铁锂电池在常温条件下，以1C恒流放电到终止电压2.0V，然后对电池进行一次充放电循环，最后给电池充满电，开路贮存30天后，以1C恒流放电至终止电压2.0V，得到剩余容量为98.0%，接着给电池以1C恒流恒压充满电，然后再1C放电至2.0V，得到恢复容量为99.2%。

6、6Ah和140Ah电池安全性能铁锂电池除了拥有以上性能外，最最重要的性能?——安全性能，安全性成为世界动力汽车产业面临的难题，为突破这一难题我公司加大人力和财力的投入，在这方面得到锂电行业的几位资深博士提出的宝贵意见，使我们自主研发的磷酸铁锂电池安全技术处于国内领先水平。现按照《电动汽车用锂离子蓄电池》标准要求对6 619140-6Ah和530182295-140Ah两款电池进行了过充、热箱、挤压、短路、重物冲击和针刺测试。

(1)过充实验a) 6Ah铁锂电池在充电满后，在25℃±5℃条件下，以18A电流充电，直到电池电压达到10V时停止，试验过程中，电池不爆炸、不起火；b) 140Ah铁锂电池在充电满后，在25℃±5℃条件下，以420A电流充电，直到电池电压达到10V时停止，试验过程中，电池不爆炸、不起火。

(2)热箱实验图10：530182295-140Ah电池0.5C不同温度放电曲线图铁锂电池在充满电后，放入电热恒温箱里，在150℃下恒温120min，试验过程中，两款电池不爆炸、不起火、不漏液。

(3)挤压实验铁锂电池在充满电后，将电池固定在挤压台的两个给定的平面内，然后给电池连续施加13KN的压力，直到电池外壳破裂，电池短路，电池电压降到0V，试验过程中，两款电池不爆炸、不起火。

(4)短路实验铁锂电池在充满电后，将电池经外部短路10min，外部线路电阻应小于或等于10mΩ，试验过程中，两款电池不爆炸、不起火、不漏液。

(5)重物冲击实验铁锂电池在充满电后，置于撞击仪的台面上，然后将9.1kg的柱形块从0.6m的高度自由撞击在电池上，试验过程中，两款电池不爆炸、不起火。

(6)针刺实验铁锂电池在充满电后，然后用￠3mm的钢钉从垂直于电池极板的方向贯穿，然后拔出钢钉，试验过程中，两款电池不爆炸、不起火。

(备注：2～6的实验两种电池是分开实验。)三、结论综上所述，我们自主开发的6 6 1 9 1 4 0 - 6 A h 和530182295-140Ah电池在倍率充放电性能、循环性能、高低温性能、荷电保持性能和安全性能上都体现出较高技术水平，特别是6619140-6Ah电池能够超高倍率放电，这是国际目前还未能达到的性能。两款电池的各项性能指标都达到了《电动汽车用锂离子蓄电池》的标准要求，有的性能指标甚至超过此标准，达到国际领先水

平，两款磷酸铁锂电池完全可用于混合动力汽车和纯动力汽车的电源。