JLG蓄电池储能用磷酸铁锂电池循环寿命的能量分析
来源：JLG电瓶 2026-01-28 18:14:27 点击：
通过磷酸铁锂电池在40% DOD ~ 100% DOD不同放电深度下储能的循环试验，考察了电池在此期间累积转移能量与电池老化程度的相关性。通过长期循环试验的数据分析，得出电池累积转移能量与循环次数的关系符合BoxLucas模型。随着放电深度的增加，电池老化对电池能量转移能力的影响逐渐减小；通过计算电池的瞬时容量衰减率，认为电池经历了前期逐渐自稳定和后期加速老化两个阶段。在电池容量下降到85%之前，深度充电和深度放电的使用方式对电池能量转移能力的影响是一样的。当电池容量下降到75%时，深度充电和深度放电的使用模式在总能量转移量和能量效率上优于浅充电和浅放电的使用模式。
关键词:储能:磷酸铁锂电池:循环寿命:累积转移能量
近年来，随着新能源的大规模开发利用，特别是风电并网的发展，改善间歇供电运行性能、增强电网接入风电能力的电池储能系统研究逐渐引起人们的重视。在各种储能系统中，锂离子电池储能是目前比较成熟的储能方式。以橄榄石磷酸亚铁锂为活性物质的锂离子二次电池具有能量密度高、制造成本低、使用寿命长等诸多优点。推进电动车行业
目前，与磷酸铁锂电池相关的荷电状态估计、电池集成技术、管理系统等方面都得到了广泛而深入的研究。但这些研究大多是在电动汽车的使用环境、运行工况和条件下进行的，其研究成果和结论并不完全适用于以大规模能量输入为特征的电网储能系统。
1电池测试方案
在电网储能系统的应用中，电池的荷电状态会反复波动。本文对能量型磷酸铁锂电池的荷电状态进行控制，soc出现不同程度的波动，即电池的使用系统从浅充浅放模式逐渐过渡到满充满放模式。在此条件下，测试了电池的长期循环寿命，分析了能量型磷酸铁锂电池的储能特性。
测试对象为国内某厂家提供的同批次标称电压为3.2 V、标称容量为15a·h的软包装聚合物磷酸铁锂电池，测试仪器为信威多通道电池充放电测试仪，型号为CT-3008W-5V-50A-NTF，测试时储能电池放置在20℃下，c在恒温环境下，避免环境温度波动对电池测试结果的干扰。
电池测试系统包括两部分:循环测试和标准容量测试。循环试验的具体步骤是以40% DOD循环为例:1 .以1C额定电流将电池放电至0% SOC±2.0v，并静置。
15min2.用1C倍率电流将电池充电至100% SOC 3.6 V，然后用1C倍率电流将电池放电至70% SOC，静置30S；3.以1C倍率电流将电池放电至30% SOC，静置15分钟；；4.以1C倍率电流将电池充电至70% SOC，静置15分钟；；5重复步骤3和41，000次后，以1C额定电流将电池放电至0% SOC 2.0 V。标准能力测试的具体步骤:1。以1C倍率电流将电池放电至0% SOC 2.0 V，静置15min；2.以1C倍率电流将电池充电至100% SOC 3.6 V，静置15min；3.以1C倍率电流将电池放电至0% SOC 2.0 V，静置15min；4重复步骤2和33次，取最后一次放电容量作为电池的实际容量。循环测试时，将电池控制在表1对应的SOC上下限内，记录电池在每个循环中的输入能量和输出能量，每1000个循环校准一次电池容量。
2电池能量分析
2.1累积传输能量
Fig。1磷酸铁锂电池在不同SOC范围内循环时的累积总能量，当容量损失达到25%时，可以看出电池的累积总能量随循环次数近似线性增加，但增长速度逐渐变慢，这是因为电池。
机体性能的恶化主要是由于极化内阻的增加和电池可逆容量的损失。虽然降低了放电深度，延长了电池的使用寿命，但在容量损失在25%以内时，完全充电和完全放电模式转移的总能量比轻充轻放模式多，100%DOD比40% DOD多64.8%。
。1累积转移能量与循环次数的关系
通过对电池累积转移能量与循环次数n的数值分析，它们之间的关系符合Box Lucas模型:
其中e u003E 0，0 u003C，u003C 1，分析结果如表1所示。从等式1可以看出，电池的累积转移能量与指前因子e成正比，e的值是电池放电深度DOD的线性函数，如图2所示。
表1组合的函数参数值。不同放电深度的2 e值
2.2电池容量损失和能量利用
电池能量传递能力的限制来自两方面:一是由于使用条件，如放电深度、环境温度等。，另一种是由于使用过程中的性能下降，如电池的极化内阻增加和不可逆容量损失等。，造成电池平台电压的偏差和充放电时间的缩短，最终削弱电池的能量传递能力。
Fig。3显示了电池在不同条件下循环时容量保持率的变化。
对循环次数为n的关系进行多项式拟合，数学关系表达式为
2
Fig。3不同放电深度下的电池容量保持率
其中，参数c和d的拟合值如表3所示。通过公式2的一阶导数，得到电池% 01的瞬时容量衰减率公式:
三次
在容量衰减率达到25%之前，电池的瞬时容量衰减率与循环次数呈反抛物线关系，电池在循环过程中的容量衰减率有两个阶段。第一阶段，电池衰减速率逐渐降低，表明电池趋于自稳定状态；第二阶段，电池衰减率逐渐增大，说明电池开始加速老化。此外，DOD对电池容量下降速率的影响也在逐渐由深充向浅充浅放模式转变。40% DOD的电池容量下降情况与其他DOD完全不同，体现了电池在SOC窄幅波动时性能变化的特殊性。结合上述公式，推导出电池累积转移能量与容量下降的关系。在电池容量下降到85%之前，深度充电和深度放电的使用方式对电池能量转移能力的影响是一样的。当电池容量下降到85% ~ 75%时，在电池能量传递中，深充深放的使用方式优于浅充浅放的使用方式。
2.3输出和输入能效
电池在不同条件下运行。
使用时，能量输入输出效率不同，随着电池性能的逐渐老化，电池极化电阻的增加和容量的损失，电池的能量输入输出效率会逐渐下降。当使用40% DOD时，电池不仅具有最小的累积转移能量，而且具有最低的输出能量效率。随着放电深度的增加，电池的累积转移能量和能量效率逐渐提高，说明深充深放的使用方式比浅充浅放的使用方式更有效。
3结论
基于能量型磷酸铁锂电池在不同荷电状态范围内长期循环测试的数据分析，得出电池累积转移能量与循环次数的关系符合BoxLucas模型，电池老化对电池能量转移能力的影响随着放电深度的增加而逐渐减小。在循环测试过程中，电池经历了两个不同的阶段:前期的逐渐自稳定和后期的加速老化。基于电池长期循环试验中的数据分析，认为在电池总能量转移和能量效率方面，深充深放的使用方式优于浅充浅放的使用方式。
关键词:储能:磷酸铁锂电池:循环寿命:累积转移能量
近年来，随着新能源的大规模开发利用，特别是风电并网的发展，改善间歇供电运行性能、增强电网接入风电能力的电池储能系统研究逐渐引起人们的重视。在各种储能系统中，锂离子电池储能是目前比较成熟的储能方式。以橄榄石磷酸亚铁锂为活性物质的锂离子二次电池具有能量密度高、制造成本低、使用寿命长等诸多优点。推进电动车行业
目前，与磷酸铁锂电池相关的荷电状态估计、电池集成技术、管理系统等方面都得到了广泛而深入的研究。但这些研究大多是在电动汽车的使用环境、运行工况和条件下进行的，其研究成果和结论并不完全适用于以大规模能量输入为特征的电网储能系统。
1电池测试方案
在电网储能系统的应用中，电池的荷电状态会反复波动。本文对能量型磷酸铁锂电池的荷电状态进行控制，soc出现不同程度的波动，即电池的使用系统从浅充浅放模式逐渐过渡到满充满放模式。在此条件下，测试了电池的长期循环寿命，分析了能量型磷酸铁锂电池的储能特性。
测试对象为国内某厂家提供的同批次标称电压为3.2 V、标称容量为15a·h的软包装聚合物磷酸铁锂电池，测试仪器为信威多通道电池充放电测试仪，型号为CT-3008W-5V-50A-NTF，测试时储能电池放置在20℃下，c在恒温环境下，避免环境温度波动对电池测试结果的干扰。
电池测试系统包括两部分:循环测试和标准容量测试。循环试验的具体步骤是以40% DOD循环为例:1 .以1C额定电流将电池放电至0% SOC±2.0v，并静置。
15min2.用1C倍率电流将电池充电至100% SOC 3.6 V，然后用1C倍率电流将电池放电至70% SOC，静置30S；3.以1C倍率电流将电池放电至30% SOC，静置15分钟；；4.以1C倍率电流将电池充电至70% SOC，静置15分钟；；5重复步骤3和41，000次后，以1C额定电流将电池放电至0% SOC 2.0 V。标准能力测试的具体步骤:1。以1C倍率电流将电池放电至0% SOC 2.0 V，静置15min；2.以1C倍率电流将电池充电至100% SOC 3.6 V，静置15min；3.以1C倍率电流将电池放电至0% SOC 2.0 V，静置15min；4重复步骤2和33次，取最后一次放电容量作为电池的实际容量。循环测试时，将电池控制在表1对应的SOC上下限内，记录电池在每个循环中的输入能量和输出能量，每1000个循环校准一次电池容量。
2电池能量分析
2.1累积传输能量
Fig。1磷酸铁锂电池在不同SOC范围内循环时的累积总能量，当容量损失达到25%时，可以看出电池的累积总能量随循环次数近似线性增加，但增长速度逐渐变慢，这是因为电池。
机体性能的恶化主要是由于极化内阻的增加和电池可逆容量的损失。虽然降低了放电深度，延长了电池的使用寿命，但在容量损失在25%以内时，完全充电和完全放电模式转移的总能量比轻充轻放模式多，100%DOD比40% DOD多64.8%。
。1累积转移能量与循环次数的关系
通过对电池累积转移能量与循环次数n的数值分析，它们之间的关系符合Box Lucas模型:
其中e u003E 0，0 u003C，u003C 1，分析结果如表1所示。从等式1可以看出，电池的累积转移能量与指前因子e成正比，e的值是电池放电深度DOD的线性函数，如图2所示。
表1组合的函数参数值。不同放电深度的2 e值
2.2电池容量损失和能量利用
电池能量传递能力的限制来自两方面:一是由于使用条件，如放电深度、环境温度等。，另一种是由于使用过程中的性能下降，如电池的极化内阻增加和不可逆容量损失等。，造成电池平台电压的偏差和充放电时间的缩短，最终削弱电池的能量传递能力。
Fig。3显示了电池在不同条件下循环时容量保持率的变化。
对循环次数为n的关系进行多项式拟合，数学关系表达式为
2
Fig。3不同放电深度下的电池容量保持率
其中，参数c和d的拟合值如表3所示。通过公式2的一阶导数，得到电池% 01的瞬时容量衰减率公式:
三次
在容量衰减率达到25%之前，电池的瞬时容量衰减率与循环次数呈反抛物线关系，电池在循环过程中的容量衰减率有两个阶段。第一阶段，电池衰减速率逐渐降低，表明电池趋于自稳定状态；第二阶段，电池衰减率逐渐增大，说明电池开始加速老化。此外，DOD对电池容量下降速率的影响也在逐渐由深充向浅充浅放模式转变。40% DOD的电池容量下降情况与其他DOD完全不同，体现了电池在SOC窄幅波动时性能变化的特殊性。结合上述公式，推导出电池累积转移能量与容量下降的关系。在电池容量下降到85%之前，深度充电和深度放电的使用方式对电池能量转移能力的影响是一样的。当电池容量下降到85% ~ 75%时，在电池能量传递中，深充深放的使用方式优于浅充浅放的使用方式。
2.3输出和输入能效
电池在不同条件下运行。
使用时，能量输入输出效率不同，随着电池性能的逐渐老化，电池极化电阻的增加和容量的损失，电池的能量输入输出效率会逐渐下降。当使用40% DOD时，电池不仅具有最小的累积转移能量，而且具有最低的输出能量效率。随着放电深度的增加，电池的累积转移能量和能量效率逐渐提高，说明深充深放的使用方式比浅充浅放的使用方式更有效。
3结论
基于能量型磷酸铁锂电池在不同荷电状态范围内长期循环测试的数据分析，得出电池累积转移能量与循环次数的关系符合BoxLucas模型，电池老化对电池能量转移能力的影响随着放电深度的增加而逐渐减小。在循环测试过程中，电池经历了两个不同的阶段:前期的逐渐自稳定和后期的加速老化。基于电池长期循环试验中的数据分析，认为在电池总能量转移和能量效率方面，深充深放的使用方式优于浅充浅放的使用方式。