有关能量密度充电倍率的测试方法-北极星储能网

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最近在讨论一些技术的细节，有关《动力电池能量密度(PED)测试方法》这个内容，有些地方是值得我们来探讨在电池系统设计细节上面会有些差异。在这个非常重要的方法里面，是和我们的理解存在一些差异的。

1.1测试对象测试对象为电池系统或电池子系统，且应和GB/T 31467.3-2015 的测试对象保持一致。

1.2 测试步骤室温(25℃±2℃)环境下，按照如下步骤测试：

1)按照企业规定的且不小于I3(A)的电流放电至企业规定的放电终止条件，静置不小于30min; 2) 按照企业规定的充电方式充电至企业规定的充电截止条件(充电时间不大于8h)，静置不小于30min;

3)重复步骤1)，计量放电能量E(以Wh计);

4)重复步骤2)～3)2次，取3次放电能量E的平均值Eaverage。

5)用衡器测量测试对象的质量M(以kg计，称重时至少包括GB/T 31467.3-2015 附录A.1规定的组成部分);

6)计算测试对象放电能量密度PED(以Wh/kg计)，计算公式如下：PED = Eaverage / M 2

这个是我们都使用的方法，但是这里存在着一些有一些值得探讨的地方。如下图所示：

虽然在室温下进行，但是这个试验为了方便，使得静置的时间有些短，而且没有规定静置后里面电芯的温度

电池在进行充电和放电之后，如果电池管理系统的热管理不开的话，会使得整个电池的温度逐步累积，电芯在后面两次的实验中，温度会从25度开始上升，根据电芯的发热特性所升高

图1 典型的电池系统

者带来什么问题呢，电池的实际容量电芯最重要的电池特性参数之一，而环境温度、电池平均放电电流是影响电池现实容量的两大影响因素。不同的化学体系和电解液，对于温度的敏感性并不相同。在锂电池中，锂电池保持较好性能的工作温度是0℃ ~ 45℃，0℃以下属于低温阶段，45℃以上属于较高温阶段。电池处于低温时，电池可用容量会下降;在高温阶段，电池的可用容量比常温会更多一些，多出来3%-6%左右。产生这种现象的主要原因是电解液某些性能会随温度而发生变化：当电芯的表面温度升高，电解液黏度下降、活性提高，电解液中离子的扩散能力增强，活性物质的利用率提高，实际电池容量增大。电池的实际可用容量与温度大致呈正比。在研究锂离子电池内部粒子运动时，就电池在不同温度反应过程中 Li+ 的脱嵌以及电子的运输能力进行对比，发现 Li+ 扩散速率对温度更加敏感。在适宜温度下，随温度的升高Li+的扩散速率会得到明显提高，与此同时电子导电率却没有实质性提高，这说明温度升高可能是通过加快离子扩散速率使得锂离子电池放电容量升高。当电芯的温度超过35℃时，电池容量随温度的升高而增大， 45℃以上阶段相对于 25℃这一段的容量来说，温度对容量的影响相对较小。温度较高时，虽然电池的容量会在一定程度内得以提高，但是其在化学反应的过程中，会产生不可逆物质，产生速率加强，且随着充放电使用次数的增多，电池可用容量衰减的速率增大。