受限于目前的動力電池技術(shù)發(fā)展瓶頸，對動力電池使用壽命的影響因素進(jìn)行研究，并解決相關(guān)問題用以延長動力電池的使用壽命顯得十分重要。這將有助于鋰離子動力電池在電動汽車的發(fā)展，提高鋰離子動力電池的使用效率。動力電池是電動汽車的能量來源，在充放電過程中電池本身會產(chǎn)生一定熱量，從而導(dǎo)致溫度上升，而溫度升高會影響電池的很多特性參數(shù)，如內(nèi)阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。電池?zé)嵝?yīng)問題也會影響到整車的性能和循環(huán)壽命，因此，做好熱管理對電池的性能和壽命都十分重要。

溫度對電池荷電保持能力的影響

自放電又稱荷電保持能力，它是指在開路狀態(tài)下，電池儲存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力。一般而言，荷電保持能力強(qiáng)，允許工作溫度范圍寬。自放電主要受制造工藝，材料，儲存條件的影響自放電是衡量電池性能的主要參數(shù)之一。一般而言，電池儲存溫度越低，自放電率也越低，但也應(yīng)注意溫度過低或過高均有可能造成電池?fù)p壞無法使用，BYD常規(guī)電池要求儲存溫度范圍為-20~45。電池充滿電開路擱置一段時間后，一定程度的自放電屬于正?，F(xiàn)象。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鎳鎘及鎳氫電池充滿電后，在溫度為20度濕度為65%條件下，開路擱置28天，0.2C放電時間分別大于3小時和3小時15分即為達(dá)標(biāo)。 與其它充電電池系統(tǒng)相比，含液體電解液太陽能電池的自放電率明顯要低，在25下大約為10%/月。

圖-1為Ni/MH電池荷電保持能力隨溫度的變化趨勢。可以發(fā)現(xiàn)溫度升高，各種化學(xué)反應(yīng)速度加快，電池的自放電會加大。

（圖-1：Ni/MH電池荷電保持能力隨溫度的變化趨勢）

高溫條件下儲存，容量損失最大；低溫條件下儲存，容量損失最小。這主要是因為電動汽車的動力電池在儲存過程中，經(jīng)高溫儲存后，負(fù)極活性物質(zhì)的稀土元素在強(qiáng)堿液中不穩(wěn)定，發(fā)生腐蝕生成了M(OH)n,如合金粉表面生成了氧化膜。在高溫情況下NiOOH的分解也加快。這些加速了電池高溫儲存條件下的自放電和容量損失。鋰離子電池也存在相同的情況。為了避免在貯存時電極發(fā)生鈍化或腐蝕，使電池性能降低，一般電池在貯存時需要荷一定的電量，并且對貯存環(huán)境溫度有一定限制。

溫度對動力電池壽命的影響

溫度的升高對動力電池的日歷壽命和循環(huán)壽命都有影響。溫度對電池壽命的影響符合阿倫尼烏斯方程，即化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度變化關(guān)系的經(jīng)驗公式。

式中各變量的含義：

dM/dt—化學(xué)反應(yīng)速率

M—狀態(tài)特征量

E—失效退化反應(yīng)的自由能

R—氣體常數(shù)

T—絕對溫度

Ao——常數(shù)。

從公式可得知動力電池溫度升高，反應(yīng)速度加快，相關(guān)研究表明動力電池溫度每升高10℃其退化速度就增加1倍，這可以作為熱管理的成本和利益的一個因素。

（圖-2）

（圖-3）

從圖-2、圖-3可以看出，溫度對電池的日歷壽命有很大的影響。同樣的電芯，在環(huán)境溫度23℃，6238天后電池的剩余容量為80%，但是電池在55℃的環(huán)境下，272天后電池的剩余容量已經(jīng)達(dá)到80%。溫度升高32℃，電芯的日歷壽命下降了95%以上。因此，溫度對日歷壽命的影響極大，溫度越高日歷壽命衰退越嚴(yán)重。

（圖-5）

（圖-6）

從圖-5、圖-6可以看出，溫度對電池的循環(huán)壽命也有很大的影響。同一款電芯，當(dāng)剩余容量為90%，25℃溫度下輸出容量為300kWh，而35℃溫度下的輸出容量僅為163kWh。溫度上升10℃ ，電芯的循環(huán)壽命下降了近50%。由此可見，溫度對電池的循環(huán)壽命有很大的影響。所以，在電動汽車動力電池的使用過程中，應(yīng)該盡量避免電池長期在高溫條件下使用，尤其需要避免電池在高溫條件下的高倍率充放電循環(huán)，這也是車用動力電池必須進(jìn)行溫度控制的一個主要原因。

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