动力电池日历寿命试验方法.docx

1、动力电池日历寿命试验方法动力电池日历寿命试验方法1范围 本规范规定了电动汽车用锂离子蓄电池（以下简称蓄电池）的日历寿命的试验方法。 本规范适用于电动汽车用锂离子蓄电池。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本 适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件， 其最新版本 （包括所有的修改单） 适用于本文件。GB/T 19596 电动汽车术语GB XXXX 电动汽车用动力蓄电池安全要求United States Advanced Battery Consortium Battery Test Manual For ElectricVehicles

2、Revision 33术语和定义GB/T 19596 中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电池单体 secondary cell 将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳 和端子，并被设计成可充电。3.2额定容量 rated capacity 以制造商规定的条件测得的并由制造商申明的电池单体的容量值。 注：额定容量通常用安时（ Ah）或毫安时（ mAh）来表示。3.3额定能量 rated energy 以制造商规定的条件测得的并由制造商申明的电池单体的能量值。 注：额定能量通常用瓦时（ Wh）或毫瓦时（ mW）h 来表示。3.4室温荷电状态 stat

3、e of charge （SOC） at RT 室温下当前可用容量占初始额定容量的百分比。3.5目标温度 target temperature 用于加速蓄电池衰减速率的试验温度。3.6热平衡 thermal equilibrium 在一定时间内，被测电池温度与目标温度差值小于 2，则认为达到了热平衡。3.7存储时间 storage time 蓄电池在目标温度中存储的时间。3.8日历寿命 calendar life 蓄电池在长时间搁置状态下维持一定性能指标的时间。4符号和缩略语DST: 动态应力测试( Dynamic Stress Test )HPPC: 混合功率脉冲能力特性( Hybrid P

4、ulse Power Characterization )OCV：开路电压( Open Circuit Voltage )I 1： 1 小时率放电电流( A)I 3： 3 小时率放电电流( A)5试验条件5.1一般条件 除另有规定外，试验应在温度为 25 5，相对湿度为 25 90，大气压力 86kPa106kPa 的环境中进行。5.2测量仪器、仪表准确度的要求 测量仪器、仪表准确度应满足以下要求：a)电压测量装置：不低于 0.5 级；b)电流测量装置：不低于 0.5 级；c)温度测量装置： 0.5 ；d)时间测量装置： 0.1%；e)尺寸测量装置： 0.1%；f)质量测量装置： 0.1%。6

5、试验方法6.1充电方法 按企业提供的充电方法进行充电。 若企业未提供充电方法，则在室温下，以 1I 1(A)电流恒流充电至企业技术条件中规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至 0.05 I 1( A)时停止充电。6.2SOC-OCV测试 测试样品的 SOC-OCV曲线，具体方法如下：a)测试样品以 6.1 方法充电；b)搁置不低于 30 分钟或企业规定的搁置时间，直至电池达到热平衡；c)以 1I 3 恒流放电，直至放电时间为 9 分钟或者放电容量为 5%SO；Cd)搁置不低于 30 分钟或企业规定的搁置时间，记录该时刻的 OCV；e)重复步骤 c)和步骤 d)，直至达到测试样品的放电截

6、止电压；f)绘制测试样品的放电 SOC-OCV曲线。6.3SOC调整 测试样品 SOC调整至试验目标值( n%)的方法如下：a)测试样品以 6.1 方法充电；b)搁置不低于 30 分钟或企业规定的搁置时间；c)以 1I 3(A)恒流放电 3*(100-n)/100 h 。6.4目标温度点 目标温度点 3 个及以上。设定方法： 25 至测试样品最高使用温度，每隔 10或 5，设定一个目标温度点。建议目标温度不高于 55。6.5不同温度存储测试样品以 6.3 方法调整 SOC。混合动力汽车用动力电池目标 SOC建议选择 80%、65%、50%、35、 20%，纯电动汽车用动力电池目标 SOC建议选

7、择 90%、70%、50%、35%、 20%。测试样品以开路状态存储在不同目标温度下 n小时。 N可以由企业自己规定，且需保证生命周期内所进行的状态参数测量不少于 m次，其中 m的参考值为 510。若企业无规定值，建议 n选择 168、240、336、672、720（建议前 3 个月选择 168hr ，后面时间间隔逐渐 增大。）6.6混合动力车用动力电池日历寿命测试6.6.1测试流程混合动力车用动力电池日历寿命测试流程如下（具体测试流程可参照附录 A： 测试流程图）：a） 在初始状态下测定测试样品的初始状态参数；b） 在室温下调整电池至目标 SOC；c） 测试样品进行不同温度存储，记录环境温度

8、（ 1 次 / 天），温度存储过程中定期查看测试样品的开路电压，确定测试样品的 SOC状态，推荐首月每周 2 次检查 OCV（2 次/ 周），第二个月每周检查 OCV（1次/ 周），之后每两周检查 OCV，如果 SOC 低于目标值（判断标准为低于目标值的 5%），需要调整 SOC，然后继续存储；d） 完成 n 小时存储后，调节温度至室温，搁置一定时间直至达到热平衡，测定测试 样品的状态参数；e） 重复步骤 c）和步骤 d），直至测试样品达到 6.6.3 规定的日历寿命终止条件。6.6.2状态参数测量测试样品的状态参数包括：（1） 电池自由状态尺寸利用卡尺 / 高度尺测试电池厚度，分别测试四角的

9、厚度以及电池中心的位置厚度，并 记录。（2）I 3放电容量测试样品 I 3放电容量的测试方法如下：1I 3（ A）放电至企业规定的放电截止条件；30 分钟或企业规定的搁置时间（不高于 60 分钟）；6.1方法充电；30 分钟或企业规定的搁置时间（不高于 60 分钟）；1I 3（ A）放电至企业规定的放电截止条件；重复步骤 b） e）共 5 次，当连续 3 次实验放电容量极差小于额定容量的 3%，可提前结束试验，取最后 3 次试验结果的平均值作为 I 3 放电容量值。3）直流内阻；测试样品的 HPPC测试方法如下：2）R = Vt3 Vt2Rcha =I t3 It2式中：Rdch：测试样品放电

10、直流内阻，；Rcha：测试样品充电直流内阻，；Vt1 ：t1 时刻测试样品端电压， V；Vt0 ：t0 时刻测试样品开路电压， V；Vt2 ：t2 时刻测试样品开路电压， V；Vt3 ：t3 时刻测试样品端电压， V；I t1 ：t1 时刻测试样品的试验电流，A；I t0 ： t0 时刻测试样品的试验电流，A；I t2 ：t2 时刻测试样品的试验电流，A；I t3 ： t3 时刻测试样品的试验电流，A。6.6.3 日历寿命终止测试条件在日历寿命测试过程中，当在最高温度环境下存储的测试样品的状态参数达到以下任 一条件时，认定测试样品的寿命终止：a） 测试样品的 I 3 放电容量为初始值的 80%

11、（或者企业规定的值） ；b） 测试样品的放电直流内阻达到初始值的 1.5 倍（或者企业规定的值） ；c） 测试时间超过企业规定的时间。6.6.4 测试结果分析参照“附录 B：蓄电池日历寿命测试结果计算示例”计算纯电动车用动力电池日历寿 命。6.7纯电动车用动力电池日历寿命测试6.7.1测试流程纯电动车用动力电池日历寿命测试流程如下（具体测试流程可参照附录 A： 测试流程图）：a） 在初始状态下测定测试样品的初始状态参数；b） 测试样品进行不同温度存储，记录环境温度（ 1 次 / 天），温度存储过程中定期查看测试样品的开路电压，确定测试样品的 SOC状态，推荐首月每周 2 次检查 OCV（2 次

12、/ 周），第二个月每周检查 OCV（1次/ 周），之后每两周检查 OCV，如果 SOC 低于目标值（判断标准为低于目标值的 5%），需要调整 SOC，然后继续存储；c） 完成 n 小时存储后，调节温度至室温，搁置一定时间直至达到热平衡，测定测试 样品的状态参数；d） 重复步骤 b）和步骤 c ），直至测试样品达到 6.7.3 规定的日历寿命终止条件。6.7.2状态参数测量测试样品的状态参数包括：（ 1）电池自由状态尺寸利用卡尺 / 高度尺测试电池厚度，分别测试四角的厚度以及电池中心的位置厚度，并 记录。（2）I 3放电容量测试样品 I 3放电容量的测试方法如下：1I 3（ A）放电至企业规定的

13、放电截止条件；30 分钟或企业规定的搁置时间（不高于 60 分钟）；6.1方法充电；30 分钟或企业规定的搁置时间（不高于 60 分钟）；1I 3（ A）放电至企业规定的放电截止条件；f） 重复步骤 b） e）共 3 次，当连续 3 次实验放电容量极差小于额定容量的 3%，可 提前结束试验，取最后 3 次试验结果的平均值作为 I 3 放电容量值；（ 3） DST测试放电容量测试样品的 DST测试方法如下：a） 测试样品以 1I 3（ A）放电至企业规定的放电截止条件；b） 搁置不低于 30 分钟或企业规定的搁置时间（不高于 60 分钟）；c） 测试样品以 6.1 方法充电；d） 搁置不低于 3

14、0 分钟或企业规定的搁置时间（不高于 60 分钟）；e） 重复运行 DST测试，直至达到企业规定的放电截止条件。表 1为 DST测试详细参数。图 2为DST测试曲线图，按照表 1和图 2运行 DST测试；f） 记录步骤 e）中的放电容量（以 Ah 计）。表1 DST 测试参数表步骤步骤时间 /s功率比 /%1160228-12.5312-25.048+12.55160.0624-12.5712-25.088+12.59160.01024-12.51112-25.0128+12.513160.01436-12.5158-100.01624-62.5178+25.01832-25.0198+50.

15、020440.0图2 DST 测试示意图f） 搁置 1 小时，直至电池达到热平衡；g） 分别在指定 SOC下按厂家规定的最大脉冲放电电流放电 30 秒；h） 重复步骤 e）至步骤 g），完成不同 SOC（ 90%、70%、50%、35%、20%）下的最大脉冲放电测试。SOC下的样品峰值记录脉冲开始时及结束时的电压和电流值，最小采样间隔 100 毫秒，根据式（ 3） 6）计算测试样品的内阻及峰值功率，其中峰值功率取最小值作为指定功率值。式中：R：测试样品直流内阻，；Vt1 ：t1 时刻测试样品开路电压， V；Vt0 ：t0 时刻测试样品开路电压， V； Vmin：测试样品放电截止电压， V；VI

16、RFree ：无电流负荷情况下测试样品的开路电压， V；I t1 ：t1 时刻测试样品的试验电流， A； I t0 ： t0 时刻测试样品的试验电流， A；I max：测试样品可承受的最大脉冲放电电流， A；Pn：测试样品的计算峰值功率（ n=1、2、3）， W。图 3 峰值功率测试示意图6.7.3日历寿命终止测试条件 在日历寿命测试过程中，当达到以下任一条件时，认定测试样品的寿命终止：a） 测试样品的 I 3 放电容量为初始值的 80%（或者企业规定的值） ；b） 测试样品的 DST测试放电容量为初始值的 80%（或者企业规定的值） ；c） 测试样品的放电直流内阻达到初始值的 1.5 倍（或

17、者企业规定的值） ；d） 测试样品的峰值放电功率衰减至初始值的 80%（或者企业规定的值） ；e） 测试时间超过企业规定的时间。6.7.4测试结果分析参照“附录 B：蓄电池日历寿命测试结果计算示例”计算纯电动车用动力电池日历寿 命。7 测试检验规则本规范中规定的蓄电池日历寿命测试的检验规则如表 2 所示。表2 蓄电池日历寿命检验规则序号检验项目样品试验方法章 节号样品数量试验样品备份样品1混合动力车用动力电池日历寿命测试单体6.6N1 （ 每个温度点35只样品 ）N2 （ 每个温度点 2 只样品）2纯电动车用动力电池日历寿命测试单体6.7N1 （ 每个温度点35只样品 ）N2 （ 每个温度点

18、2 只样品）附录 A （规范性附录） 蓄电池日历寿命测试流程 蓄电池日历寿命测试流程如图 A.1 所示。图 A.1 日历寿命测试流程图附录B（资料性附录） 蓄电池日历寿命测试结果计算示例 本规范中规定的蓄电池日历寿命测试的测试结果计算过程如下：a） 根据测试样品在不同温度下的状态参数测量结果，对不同温度下的衰减曲线进行 拟合，得到不同温度下的衰减率 f Ti ；b） 对衰减率 fTi 取绝对值；c） 对衰减率的绝对值取自然对数（ ln （f Ti）;d） 对试验温度 T（热力学温度）取倒数（ 1/T）；e） 将 ln （fTi）和 1/ T做曲线；f） 综合阿累尼乌斯方程 Y=-Ea/（R* T）+b 和不同温度的衰减曲线拟合公式，推导样品 不同温度下日历寿命模型。