《磷酸鐵鋰電池加速循環(huán)壽命加速因子選取試驗(yàn)》

中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

xxxxxx

磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命加速因子

選取試驗(yàn)

SelectiontestofacceleratedfactorforcyclelifeofLiFePO4batteries

xxxx年xx月xx日發(fā)布xxxx年x月x日實(shí)施

中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會發(fā)布

XXXXXX

磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命加速因子選取試驗(yàn)

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了通過恒定溫度應(yīng)力進(jìn)行電動汽車用磷酸鐵鋰動力電池循環(huán)壽命加速因子選取試驗(yàn)的

儀器設(shè)備、試驗(yàn)方案和結(jié)果處理。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于由三個(gè)溫度應(yīng)力水平試驗(yàn)，求得磷酸鐵鋰電池加速因子的試驗(yàn)方法。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T2689.1-1981恒定應(yīng)力壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)方法總則

GB/T34986-2017/IEC62506:2013產(chǎn)品加速試驗(yàn)方法

GB/T31484-2015電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法

GB/T2421-2020環(huán)境試驗(yàn)概述和指南（IEC60068-1:2013，IDT）

GB/T2424.5-2006電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)溫度試驗(yàn)箱性能確認(rèn)（IEC60068-3-5:2001，IDT）

JJF1101-2019環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范

GJB1032-90電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

磷酸鐵鋰電池LiFePO4batterycell

磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，由電極、電解質(zhì)、容器、極柱、通常還

有隔離層組成的基本功能單元。

3.2

加速循環(huán)壽命acceleratedcyclelife

在規(guī)定溫度環(huán)境條件下，電池在特定性能失效之前所能進(jìn)行的充放電循環(huán)次數(shù)。

3.3

加速因子accelerationfactor

產(chǎn)品在預(yù)期使用應(yīng)力條件下與高應(yīng)力條件下的失效分布特征（或可靠性水平）的比值。

3.4

激活能activationenergy

用于因評估由絕對溫度改變而產(chǎn)生加速能力的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

1

XXXXX

注：激活能以eV/K為單位。

4一般要求

4.1夾具

試驗(yàn)夾具應(yīng)具有良好的強(qiáng)度，且不影響試驗(yàn)樣品的熱傳導(dǎo)，試驗(yàn)夾具按照企業(yè)要求進(jìn)行安裝。

4.2測量儀表與試驗(yàn)設(shè)備

4.2.1通則

測量儀表和試驗(yàn)設(shè)備在精度、數(shù)量和質(zhì)量上應(yīng)能滿足本規(guī)范規(guī)定的檢驗(yàn)要求。所有儀表、設(shè)備應(yīng)按

國家有關(guān)計(jì)量檢定規(guī)程或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢定或計(jì)量合格，并在有效期內(nèi)。

4.2.2測量儀器、儀表準(zhǔn)確度的要求

測量儀器、儀表準(zhǔn)確度應(yīng)滿足以下要求：

a)電壓測量裝置：不低于0.5級；

b)電流測量裝置：不低于0.5級；

c)溫度測量裝置：±0.5℃；

d)時(shí)間測量裝置：±0.1%；

e)尺寸測量裝置：±0.1%。

4.2.3溫度應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)

試驗(yàn)裝置的空氣循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)能提供足夠的循環(huán)風(fēng)量，以保證試驗(yàn)效果。

試驗(yàn)裝置的溫度應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)滿足：

a)試驗(yàn)溫度能力范圍不小于10℃～80℃；

b)溫度波動度在±1℃范圍內(nèi)。

溫度應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的性能確認(rèn)參考GB/T2424.5—2006的規(guī)定。

注：溫度波動度的測量參照標(biāo)準(zhǔn)JJF1101—2003進(jìn)行。

4.2.4充放電測試設(shè)備

試驗(yàn)裝置的功率應(yīng)能提供足夠的量程，以保證試驗(yàn)的正常進(jìn)行。

試驗(yàn)裝置的測試精度應(yīng)滿足4.2.2準(zhǔn)確度的要求。

5試驗(yàn)方案

5.1樣品

試驗(yàn)樣品應(yīng)在同一批次中一次性隨機(jī)抽取，每一溫度應(yīng)力水平試驗(yàn)宜不少于18只樣品，三個(gè)應(yīng)力水

平需樣品不少于54只。

5.2溫度應(yīng)力水平的確定

完整的加速壽命試驗(yàn)至少需要選取3個(gè)試驗(yàn)溫度應(yīng)力，在磷酸鐵鋰電池失效機(jī)理不變條件下，加速

壽命試驗(yàn)溫度應(yīng)力水平，最高一般不超過65℃，最低一般不低于25℃。按GB/T34986的鋰離子電池高溫

安全標(biāo)準(zhǔn)要求選取加速因子試驗(yàn)溫度，本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)選取溫度應(yīng)力分別為：35℃、45℃、55℃。

2

XXXXXX

5.3測試項(xiàng)目

5.3.1對樣品進(jìn)行初始容量測量。

5.3.2將溫度箱調(diào)至試驗(yàn)溫度，把樣品擱置不低于5h，開始壽命循環(huán)試驗(yàn)，至溫度應(yīng)力下首次循

環(huán)容量的80%，終止試驗(yàn)。

6數(shù)據(jù)處理方法

6.1假設(shè)條件

a.假設(shè)試驗(yàn)前的樣品中沒有廢品；

b.每組樣品測試結(jié)果可以代表總體；

c.電池容量衰退曲線分布類型不隨測試溫度而變化；

d.試驗(yàn)條件完全相同，每次取相等的樣本大小，測得結(jié)果可以反映來自同一母體的變化。

6.2容量衰退方程

6.2.1基本原理

圖1溫度加速壽命老化曲線Q(t)-t

以經(jīng)典的阿倫尼斯（Arrhenius）方程作為磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命與絕對溫度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，

…………（1）

式中：t—磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命（循環(huán)次數(shù)）；

A—待定常數(shù)，直線在Y軸上的截距；

B—待定常數(shù)，直線的斜率；

T—絕對溫度，單位為開爾文（K）。

6.2.2模型適用性

本模型適用于長時(shí)間20℃～65℃暴露的環(huán)境，在這種環(huán)境中，長時(shí)間的環(huán)境溫度會引起材料發(fā)生積

累損傷而改變其化學(xué)特性和物理特性，材料物理、化學(xué)特性的改變又有可能會導(dǎo)致電學(xué)特性或其他特性

發(fā)生變化。

本模型不適用于由于低溫所引起的破壞，對于低溫引起的破壞，需進(jìn)行失效試驗(yàn)來建立特定的模型。

3

XXXXX

6.3溫度加速因子的估計(jì)

6.3.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)

將三個(gè)溫度應(yīng)力水平下的循環(huán)壽命列入表1，循環(huán)壽命計(jì)算方法參照《磷酸鐵鋰電池壽命加速循環(huán)

試驗(yàn)方法》規(guī)定進(jìn)行循環(huán)壽命計(jì)算，

表1

Ti1/Titzi（循環(huán)壽命）lntzi

35℃=（273+35）K=308k

45℃=（273+45）K=318k

55℃=（273+55）K=328k

6.3.2配置溫度加速壽命直線

由表1數(shù)據(jù)對每一加速應(yīng)力下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過圖估法或計(jì)算機(jī)進(jìn)行線性擬合，擬合生成一條直線

（如圖2），即為溫度加速壽命直線。

圖2溫度加速壽命直線

6.3.3外推常溫下產(chǎn)品的壽命值

將擬合生成的溫度加速壽命直線延長，在lntzi軸上找與1/T軸上1/T0對應(yīng)的點(diǎn)，該點(diǎn)的坐標(biāo)值即為

lntz0。

6.3.4加速因子τ的計(jì)算

由溫度加速因子定義計(jì)算：

τ（T0～Ti）=tz0/tzi……………（2）

式中

T0—室溫試驗(yàn)溫度25℃=（25+273）K=298K；

Ti—溫度應(yīng)力試驗(yàn)溫度，K；

tz0—室溫循環(huán)壽命壽終值，循環(huán)次數(shù)；

tzi—高溫循環(huán)壽命壽終值，循環(huán)次數(shù)。

4

XXXXXX

附錄A

(規(guī)范性附錄)

符號

符號

τ—加速因子；

—磷酸鐵鋰電池的壽命（循環(huán)次數(shù)）；

Q—磷酸鐵鋰電