退役磷酸鐵鋰電池容量一致性及衰減特征研究
2.3 退役電池容量衰減突變現(xiàn)象
在隨機循環(huán)測試的12支退役單體電池中, #1電池在循環(huán)過程中出現(xiàn)容量衰減突變?yōu)? mAh的現(xiàn)象。#1電池的初始放電容量為17.7 Ah,與新電池比,剩余容量為80.5%。在1243次循環(huán)之前,電池充放電容量與循環(huán)次數(shù)出現(xiàn)很好的線性關(guān)系,與#2~#4電池一樣,每發(fā)生一次容量衰減突變,都會伴隨有較為明顯的容量下降趨勢。在循環(huán)至1243次時,放電容量突然降至0.12 Ah,與新電池比,剩余容量為0.55%。此后繼續(xù)衰減至接近0 Ah,如圖8所示。
圖6 #4退役單體電池的容量循環(huán)曲線
Fig.6 Capacity fading acteristic for #4 retired power cell in ging/disging condition
圖7 #2~#4退役單體電池的容量衰減率曲線
Fig.7 Capacity fading rates for #2~#4 retired power cells in disging condition
圖8 #1退役單體電池循環(huán)容量衰減曲線
Fig.8 Capacity fading and it’s mutation acteristic for #1 retired power cell in ging/disging condition
#1退役電池的容量衰減率曲線見圖9,在循環(huán)至1242次之前,其衰減率平均為4.4%,且在1242次之前,容量衰減率與循環(huán)次數(shù)間保持較好的線性關(guān)系。循環(huán)至1243次及以后,容量衰減率突然增大近100%。
在本次抽樣實驗研究中,12支單體電池循環(huán)2000次左右后,僅#1電池出現(xiàn)了上述衰減突變現(xiàn)象,發(fā)生概率為8.3%。由此可見,退役電池性能衰減在2000次內(nèi)突變是不可預(yù)測的現(xiàn)象,但存在發(fā)生可能性,且發(fā)生概率不低。這種容量衰減突變現(xiàn)象對梯次利用儲能系統(tǒng)可靠運行是較大的挑戰(zhàn),一方面需要研究電池容量跳水等性能衰減、突變預(yù)警技術(shù),另一方面應(yīng)設(shè)計靈活的儲能系統(tǒng)電氣拓撲結(jié)構(gòu),以便可以隔離突然失效電池所在支路,保證尚未失效支路可以正常工作。
圖9 #1退役單體電池容量衰減率曲線
Fig.9 Capacity fading rate for #1 retired power cell in disging condition
3 結(jié)論
(1)純電動大巴和純電動出租汽車兩類退役磷酸鐵鋰電池模塊容量測試結(jié)果表明,退役電池模塊間容量差均較為明顯,離散性突出,不利于電池重組。
(2)以退役單體電池為研究對象,抽樣測試了12支單體電池的循環(huán)性能,2000次充放電循環(huán)試驗數(shù)據(jù)表明,絕大多數(shù)退役電池仍具有較好的循環(huán)性能,其容量衰減與循環(huán)次數(shù)呈現(xiàn)明顯的線性關(guān)系,其容量衰減率不超過8%,具有較理想的梯次利用價值。
(3)退役單體電池2000次充放電循環(huán)試驗數(shù)據(jù)表明,個別退役電池存在容量突變?yōu)榱愕默F(xiàn)象,本文研究抽樣樣本中,其發(fā)生概率為8.3%。為保證退役電池儲能系統(tǒng)可靠性,應(yīng)針對性開展容量跳水預(yù)警技術(shù)研究。
作者:
趙光金1,2,邱武斌1,2
(1. 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院,河南省 鄭州市 450052;2. 國家電網(wǎng)公司電網(wǎng)廢棄物資源化處理技術(shù)實驗室,河南省 鄭州市 450052)
國家電網(wǎng)公司科技項目(52170217000L)。
參考文獻
[1]Etacheri V., Marom R., Elazari R., et al. Challenges in the Development of Advanced Li-Ion Batteries: a Review[J].Energy Environ. Sci., 2011, 4: 3243-3262.
[2]Guo Yuguo, Hu Jinsong, Wan Lijun. Nanostructured Materials for Electrochemical Energy Conversion and Storage Devices[J]. Adv. Mater., 2008, 20: 2878-2287.
[3]Manthiram A., Vadivel Murugan A., Sarkar A., et al.Nanostructured Electrode Materials for Electrochemical Energy Storage and Conversion[J]. Energy Environ. Sci., 2008,1: 621-638.
[4]Zhao Guangjin, Wu Wenlong, Qiu Wubin, et al. Secondary Use of PHEV and EV Lithium-Ion Batteries in Stationary Applications as Energy Storage System[J]. Advanced Materials Research, 2012, 528: 202-205.
[5]王剛,趙光金. 動力鋰電池梯次利用與回收處理(第一版)[M]. 北京:中國電力出版社,2015.Wang Gang, Zhao Guangjin. Reuse and Recycling of Lithium-Ion Power Batteries(First press)[M]. Beijing: China Electric Power Press, 2015(in Chinese).
[6]Neubauer J., Pesaran A.. The Ability of Battery Second Use Strategies to Impact Plug-in Electric Vehicle Prices and Serve Utility Energy Storage Applications[J]. Journal of Power Sources, 2011, 196:10351-10358.
[7]Lih Wen-Chen, Yen Jieh-Hwang, Shieh Fa-Hwa, et al. Second Use of Retired Lithium-Ion Battery Packs from Electric Vehicles: Technological Challenges, Cost Analysis and Optimal Business Model[J]. 2012 International Symposium on Computer, Consumer and Control, 2012, 103:381-384.
[8]Schneider E.L., Oliveira C.T., Brito R.M., et al. Classification of Discarded NiMH and Li-Ion Batteries and Reuse of the Cells Still in Operational Conditions in Prototypes[J]. Journal of Power Sources, 2014, 262:1-9.
[9]郭劍波,劉道坦,王松岑,等. 一種電動汽車動力電池梯次利用的分級方法:ZL 2011 1 0410608.8[P]. 2014-03.Guo Jianbo, Liu Daotan, Wang Songcen, et al. A Classification Method for Reuse of EV’s Power Batteries: ZL 2011 1 0410608.8[P]. 2014-03(in Chinese).
[10]吳文龍,趙光金,郭靜娟,等. 一種動力電池梯級利用分選評估方法:ZL 2012 1 0267131.7[P]. 2014-04.Wu Wenlong, Zhao Guangjin, Guo Jingjuan, et al. A Sorting and Assessing Method for Retired Power Batteries Reuse: ZL 2012 1 0267131.7[P]. 2014-04(in Chinese).
[11]Jiang Yan, Jiang Jiuchun, Zhang Caiping, et al. Recognition of Battery Aging Variations for LiFePO4Batteries in 2nd Use Applications Combining Incremental Capacity Analysis and Statistical Approaches[J]. Journal of Power Sources, 2017,360: 180-188.
[12]趙光金,吳文龍. 一種退役動力鋰電池可用性評價方法:ZL 2014 1 0433190.6[P]. 2017-01.Zhao Guangjin, Wu Wenlong. A Usability Evaluation Method for Retired Power Lithium-Ion Batteries: ZL 2014 1 0433190.6[P]. 2017-01(in Chinese).
[13]Tong Shijie, Fung Tsz, Klein Matthew P., et al. Demonstration of Reusing Electric Vehicle Battery for Solar Energy Storage and Demand Side Management[J]. Journal of Energy Storage,2017, 11: 200-210.
[14]Chiang Yi-Hsien, Sean Wu-Yang, Wu Chien-Hsun.Development of a Converterless Energy Management System for Reusing Automotive Lithium-Ion Battery Applied in Smart-Grid Balancing[J]. Journal of Cleaner Production, 2017,156: 750-756.
[15]趙光金,吳文龍. 串聯(lián)蓄電池組的主動被動協(xié)同混合均衡電路及均衡方法:ZL 2014 1 0338200.8[P]. 2016-08.Zhao Guangjin, Wu Wenlong. Active and Passive Combined Equalization Circuit and Method of Series Battery Packs: ZL 2014 1 0338200.8[P]. 2016-08(in Chinese).
[16]Zhao Guangjin. Reuse and Recycling of Lithium-ion Power Batteries(First press)[M]. Singapore: Wiley, 2017,05.
原標題:退役磷酸鐵鋰電池容量一致性及衰減特征研究

責(zé)任編輯:繼電保護
- 相關(guān)閱讀
- 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)
- 電動汽車
- 儲能技術(shù)
- 智能電網(wǎng)
- 電力通信
- 電力軟件
- 高壓技術(shù)
-
權(quán)威發(fā)布 | 新能源汽車產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計落地:鼓勵“光儲充放”,有序推進氫燃料供給體系建設(shè)
2020-11-03新能源,汽車,產(chǎn)業(yè),設(shè)計 -
中國自主研制的“人造太陽”重力支撐設(shè)備正式啟運
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
探索 | 既耗能又可供能的數(shù)據(jù)中心 打造融合型綜合能源系統(tǒng)
2020-06-16綜合能源服務(wù),新能源消納,能源互聯(lián)網(wǎng)
-
新基建助推 數(shù)據(jù)中心建設(shè)將迎爆發(fā)期
2020-06-16數(shù)據(jù)中心,能源互聯(lián)網(wǎng),電力新基建 -
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)下看電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)變現(xiàn)之路
2019-11-12泛在電力物聯(lián)網(wǎng) -
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)典型實踐案例
2019-10-15泛在電力物聯(lián)網(wǎng)案例
-
新基建之充電樁“火”了 想進這個行業(yè)要“心里有底”
2020-06-16充電樁,充電基礎(chǔ)設(shè)施,電力新基建 -
燃料電池汽車駛?cè)雽こ0傩占疫€要多久?
-
備戰(zhàn)全面電動化 多部委及央企“定調(diào)”充電樁配套節(jié)奏
-
權(quán)威發(fā)布 | 新能源汽車產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計落地:鼓勵“光儲充放”,有序推進氫燃料供給體系建設(shè)
2020-11-03新能源,汽車,產(chǎn)業(yè),設(shè)計 -
中國自主研制的“人造太陽”重力支撐設(shè)備正式啟運
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
能源革命和電改政策紅利將長期助力儲能行業(yè)發(fā)展
-
探索 | 既耗能又可供能的數(shù)據(jù)中心 打造融合型綜合能源系統(tǒng)
2020-06-16綜合能源服務(wù),新能源消納,能源互聯(lián)網(wǎng) -
5G新基建助力智能電網(wǎng)發(fā)展
2020-06-125G,智能電網(wǎng),配電網(wǎng) -
從智能電網(wǎng)到智能城市