根据
GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》和GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》的相关测试规程,对商业化75Ah 的磷酸铁锂电池和三元电池的单体循环性能、放电容量及模块的放电容量、倍率性能进行了测试,其相关电性能的直观对比对于强化人们对商业化磷酸铁锂和三元电池的认识,指导动力电池体系选型具有重要作用。
当前,国内对新能源汽车的补贴政策已经开始退坡,但愈加丰富的基础设施和的可选车型仍让消费者们开始接受新能源汽车的普及。国内的新能源汽车以纯电动汽车为主,电池作为电动汽车动力的根源,对电动汽车的续航里程、快速充电、功率起到了根本性的作用。
目前国内的主流动力电池,根据正极材料的不同,分为磷酸铁锂电池和三元电池两种。正是由于正极材料的不同,造成了这两种电池在性能上存在较大的差别(ARMAND M ,TARASCON J M ,Building better batteries :Nature ,2008;GOODENOUGH J B ,PARK K-S ,The Li-ion rechargeable battery:a perspective :Journal of the American Chemical Society ,2013;周正会,胡淑婉,锂离子电池正极材料的研究现状:电源技术,2018)。当前国内外关于磷酸铁锂和三元正极材料有广泛的研究报道,磷酸铁锂材料结构稳定,热稳定性好,其循环性能和安全性优于三元材料(饶睦敏,焦奇方,杨泛明,等.LiFePO4动力电池低温性能的影响因素研究:电源技术,2018);三元材料能量密度高,但由于充放电过程中材料结构不稳定,易发生相转变,因此其循环性能比磷酸铁锂差;三元材料的热稳定性较差,因此三元电池安全隐患高于磷酸铁锂(DOLOTKO O ,SENYSHY
N A ,MUHLBAUER M J ,et al.Understanding structural changes in NMC Li-ion cells by in situ neutron diffrac-tion :Journal of Power Sources ,2014),国内外关于电动汽车燃烧、爆炸的事故报道中,三元电池所引发的安全事故量显著高于磷酸铁锂电池(王琪,动力锂离子电池安全性评价技术的研究:电源技术,2017)。
当前对磷酸铁锂电池和三元电池的性能对比主要从材料层面进行分析(CHENG F ,LIANG J ,TAO Z ,et al.Functional materials for rechargeable batteries :Advanced Materials ,2011),而对商业化电池的性能对比的系统研究较少。本文根据GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》(中国国家标准化管理委员会.GB/T 31484-2015电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法:中国国家标准化管理委员会,2015)和GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》(中国国家标准化管理委员会.GB/T 31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法:中国国家标准化管理委员会,2015)的相关测试规程,对商业化75Ah 的磷酸铁锂电池和三元电池进行了测试,直观对比了它们的相关性能,该研究对于强化人们对商业化磷酸铁锂和三元电池的认识,指导电池和电动车厂商根据实际需求进行电池体系选型具有重要作用。
1  实验
本文根据GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》和GB/T 31486-2015
《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》的相关测试规程,对75Ah 磷酸铁锂和三元电池(正极材料为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)的单体循环寿命、室温放电容量,以及模块(5支单体串联)的室温放电容量、室温倍率性能进行了测试。电池单体和模块照片如图1所示。磷酸铁锂电池单体质量1.81kg ,模块质量9.05kg ;三元电池单体质量1.34kg ,模块质量6.70kg 。
1.1  电池单体性能测试
磷酸铁锂电池单体充电电压上限为3.8V ,放电终止电压为2V ;磷酸铁锂电池模块充电电压上限为19V 。三元电池单体充电电压上限为4.2V ,放电终止电压为3.0V ;三元电池模块充电电压上限为21.5V 。
周放1.1.1  单体循环寿命测试
a)以1I1(I1=75A )放电至终止电压;b)搁置30分钟;c)以1I1电流恒流充电至电压上限转恒压
图1 商业化磷酸铁锂电池(a)单体和(b)模块;商业化三元电池(a)单体和(b)模块
充电,至充电电流降至0.05I1时停止充电;d)搁置30分钟;e)以1I1放电至放电终止条件,记录放电容量;f)按照b)~e)连续循环500次。
1.1.2  单体室温放电容量测试
a)1I1电流恒流充电至电压上限转恒压充电,至充电电流降至0.05I1时停止充电,搁置1h;b)室温下,蓄电池以1I1电流放电,直到放电至终止电压;c)计量放电容量,记录放电比能量;d)重复步骤a)~c)5次,当连续3次试验结果的极差小于额定容量的3%,可提前结束试验,取最后3次试验结果平均值。
1.2  电池模块性能测试
1.2.1  模块室温放电容量测试
图3 商业化磷酸铁锂电池和三元电池单体的放电曲线
图4 商业化磷酸铁锂电池和三元电池模块的放电曲线
对商业化磷酸铁锂电池和三元电池模块(均为5支单体串联)的放电容量测试,所得放电容量曲线如图4所示。磷酸铁锂电池模块3次循环的放电容量分别为76.91Ah、77.72Ah和77.88Ah,根据标准规定,取其平均值77.47Ah作为放电容量;
图5 商业化磷酸铁锂电池和三元电池模块的
倍率放电曲线
商业化磷酸铁锂电池和三元电池模块的倍率放电曲线如图5所示,为充满电的电池模块在3C倍率(225A)下放电的曲线。磷酸铁锂电池模块的放电容量为76.19Ah,为初始容量(模块放电容量测试结果)的98.3%;三元电池的放电容量为80.14Ah,是初始容量的99.2%,这说明商业化磷酸铁锂和三元电池在3C高倍率下的放电能力与1C倍率(1I1电流)下无显著差别。磷酸铁锂电池模
完成工作中的电子信息任务及目标。就管理而言,现代电子技术与计算机的应用,采用了现代计算机的存储记忆功能,帮助工程管理人员节省物力资本和人力资本(罗永福,现代电子技术与计算机应用浅析:环球市场,2016)。这主要是工程管理人员仅仅需要统计和分析计算机的相关数据,且不会出现数据初五就可以核查和检测相关的数据分析结果。计算机的储存空间非常巨大,其存储的数据可供工程技术人员作科学性参考,以便于工程技术人员工作的顺利开展。这就说明,现代电子技术与计算机在企业自动化控制领域的应用是非常具有价值意义的,既能节省企业产品的生产时间和成本,也为企业减少了极大的人力资源和物力资源,促进企业朝着更高的方向全力发展。
3.3  现代电子技术与计算机在机电一体化领域中的应用
机电一体化也即是计算机软件系统、机械装置、电子化设计等组合的系统。我国的机电一体化的应用集中表现为数控机床中。数控机床采用相应的数控技术,就可以提高数控机床生产工作的效率和精度。当然,多主线体系结构和多CPU的广泛使用,也不断完善并加强了数控功能,提升了数控机床的
生产效率。机械控制技术和计算机电子技术结合后,就可以形成新式实用技术,这些技术一旦被科研工作人员运用到生产和生活的各个领域,不仅可以提高生产的工作效率,也可以方便人们的生活(贾永,论现代电子技术与计算机的应用:新商务周刊,2018)。就拿PLC为例,PLC能对机械手下达移动控制的指令,也可以制作出不同类型的智能机器人,这些智能化操作在不断研发后就可以应用到人们的生活中,这就为人们的生活带来了更多的便利。工业机械手作为可以自动控制、拥有多种功能且相对灵活的一种操作机器,若在生产上可以广泛使用,不仅可以提高企业生产产品的生产质量,也能逐步奇高企业的生产效益和经济效益。
4  结语
总而言之,现代电子技术与计算机的发展速度是非常快的,也在不断的创新发展中为人类生活带来更多的惊喜和便利。不可否认的是,电子信息工程的设计仅需要设计者输入相关数据信息,就可以借助于计算机完成数据的自动分析、计算和再设计,这一智能化的计算模式在我国各行各业中的应用和发展,必然会有着不可估量的经济效益和应用潜力。
作者简介:赵越(1990—),女,汉族,河南南阳人,大学本科,毕业于郑州大学电子科学与技术专业,研究方向:现代教育技术。
(上接第36页)
统的要求,为整个系统设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。数据库设计包括两方面的内容:一是结构设计,即设计数据库的框架;二是行为设计,即设计应用程序、事务处理等。本系统数据库设计步骤如图3
所示:
图3 系统数据库设计步骤图5.结语
现如今,闲置物品的增多使得旧物回收利用逐渐兴起并迅速发展。本文针对基于JavaEE的旧物回收利用系统进行了分析与设计。该系统功能完备、结构清晰、易于使用,为旧物回收利用提供了便捷的平台。同时,本系统响应了“互联网+”和低碳生活的号召,极大地推动了C2C模式的发展,有广阔的应用前景。
参考:徐晓霞,贝雨馨,B/S模式与C/S模式之比较:延边大学学报:自然科学版,2002;贾志城,王云,JSP程序设计:慕课版:人民邮电出版社,2016;王珊,陈红,数据库系统原理教程:清华大学出版社,1998。
(上接第39页)
模块的放电电压平台约为19.5V~16.5V,对比1C倍率下的放电曲线发现,3C 倍率下的放电电压平台有所下降,这是因为在高倍率下极化现象加剧的原因所造成的(Wu F,Tian J,Liu N,et al.Alleviating structural degradation of nickel-rich cathode material by eliminating the surface Fm-3m phase:E nergy Storage Materi-als,2017)。
3  结论
商业化动力磷酸铁锂电池的循环稳定性优于三元电池,其耐久性更为优异。商业化三元电池放电电压平台高,比容量高,三元电池单体和模块的能量密度超过200Wh•kg-1,高于磷酸铁锂电池(约136Wh•kg-1),因而可以为电动汽车提供较长的续航里程。磷酸铁锂电池和三元电池高倍率下都有较为优异的放电能力。电动汽车生产商基本是根据汽车的指标参数进行电池体系选型;而对于电动汽车买家而言,首先应了解电动汽车所用电池的体系是磷酸铁锂电池还是三元电池,从而根据按自己的实际需求进行车型选择。
基金项目:国家自然科学基金项目(U1564206);国家重点研发计划项目(2017YFB0102002)。
作者简介:张跃强(1971—),男,河北人,高级工程师,主要研究方向为动力电池测试技术与评价技术。