《磷酸鐵鋰電池壽命加速循環(huán)試驗方法》

中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會

團體標(biāo)準(zhǔn)

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磷酸鐵鋰電池壽命加速循環(huán)試驗方法

TheacceleratecycletestmethodsforlifeofLiFePO4batteries

XX年X月X日發(fā)布XX年X月X日實施

中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會發(fā)布

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磷酸鐵鋰電池壽命加速循環(huán)試驗方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了通過以恒定溫度應(yīng)力(55℃)加速壽命試驗得到電動汽車用磷酸鐵鋰動力電池循環(huán)壽

命的試驗方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于已知加速因子條件下測定磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命。

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)力壽命試驗和加速壽命試驗方法總則

GB/T34986-2017/IEC.62506:2013產(chǎn)品加速試驗方法

GJB736.13～736.14-91火工品試驗方法加速壽命試驗恒定溫度應(yīng)力試驗法

GJB736.8-1990火工品試驗方法加速壽命試驗71℃試驗法

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

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

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

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

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)定條件下，電池在特定性能失效之前所能進行的充放電循環(huán)次數(shù)。

3.3

初始容量initialcapacity

新生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池，在室溫下，按照企業(yè)規(guī)定的充放電終止條件完全充電后，以1I1（A）電流

放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止條件時所放出的容量（Ah）。

3.4

1

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首次循環(huán)容量thefirstcyclecapacity

試驗電池，在加速溫度應(yīng)力（55℃）下，按5.1.1.2規(guī)定的方法充電后，以1I1（A）電流放電至截

止電壓2.0V時所放出的第一次循環(huán)容量（Ah）。

4一般要求

4.1總則

按本規(guī)范測試的產(chǎn)品應(yīng)是鑒定合格的產(chǎn)品。

4.2室溫放電容量（初始容量）

符合GB/T31484-2015中第5.1條的要求。

4.3夾具

試驗夾具應(yīng)具有良好的強度，且不影響試驗樣品的熱傳導(dǎo)；試驗夾具按照企業(yè)要求進行安裝，夾具

結(jié)構(gòu)示意圖參見附錄B。

4.4測量儀表與試驗設(shè)備

4.4.1通則

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

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

4.4.2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)時間測量裝置：±0.1%；

e)尺寸測量裝置：±0.1%。

4.4.3溫度應(yīng)力試驗系統(tǒng)

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

試驗裝置的溫度應(yīng)力試驗系統(tǒng)應(yīng)滿足：

a)試驗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—2020進行。

4.4.4充放電測試設(shè)備

試驗裝置的功率應(yīng)能提供足夠的量程，以保證試驗的正常進行。

試驗裝置的測試精度應(yīng)滿足4.4.2準(zhǔn)確度的要求。

5恒定溫度應(yīng)力試驗方法

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5.1試驗條件

5.1.1一般條件。

5.1.1.1除另有規(guī)定外，試驗應(yīng)在溫度為25℃±5℃、相對濕度為15%～90%，大氣壓力為86kPa～106

kPa的環(huán)境中進行。本標(biāo)準(zhǔn)所提到的室溫，是指25℃±2℃。

5.1.1.2充電方法：試驗溫度下，依據(jù)以下方法充電：以1I1（A）電流恒流充電至3.65V轉(zhuǎn)恒壓充

電，至充電終止電流降至0.05I1（A）時停止充電，充電后擱置0.5h或企業(yè)規(guī)定的擱置時間。

5.2抽樣

試驗的樣品應(yīng)在同一批次中一次性隨機抽取18只。

5.3初始容量

按GB/T31484-2015中第6.2條方法進行試驗。

5.4加速循環(huán)壽命試驗

按照如下步驟測試循環(huán)壽命：

a)調(diào)試好恒溫試驗箱，使其能在55±1℃正常工作；

b)將裝好夾具的樣品電池置于恒溫試驗箱中，測試樣品擱置不低于5h；

c)以1I1（A）放電至2.0V；

d)擱置0.5h；

e)按照5.1.1.2方法充電；

f)擱置0.5h；

g)按照c)～f)連續(xù)循環(huán)至首次循環(huán)容量的80%，終止試驗；

h)計量放電容量。

6試驗數(shù)據(jù)分析及處理

6.1試驗數(shù)據(jù)分析

圖1溫度加速壽命老化曲線Q(t)-t

3

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放電容量試驗數(shù)據(jù)計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并填入下表1。

表1

循環(huán)容量值Q(t)

循環(huán)一組(1～9#電池)二組（10～18#電池）

次數(shù)

平均值標(biāo)準(zhǔn)差S1平均值標(biāo)準(zhǔn)差S2

首次循環(huán)容量Q0

t1(100)

t2(300)

t3(500)

t4(700)

ti……

6.2顯著性檢驗

t檢驗：假設(shè)

磷酸鐵鋰電池容量衰退量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差未知，比較兩組樣本的性能是否發(fā)生顯著性變化，由成組

數(shù)據(jù)平均值比較公式計算t值：

………（1）

式中：—統(tǒng)計量；

—第一組容量衰退量的算數(shù)均值；

—第二組容量衰退量的算數(shù)均值；

—的標(biāo)準(zhǔn)差；

—的標(biāo)準(zhǔn)差；

—第一組樣本量。

假設(shè)的否定域為，其中由f=(-2)、=0.05查表2得到。任取兩組樣本量相等，

即，求出、、、后計算值。當(dāng)時，說明發(fā)生了顯著性變化。

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表2t分布的雙側(cè)分位數(shù)（）表

0.050.010.050.01

ff

112.70663.657112.2013.106

24.3039.925122.1793.055

33.1825.841132.1603.012

42.7764.604142.1452.977

52.5714.032152.1312.947

62.4473.707162.1202.921

72.3653.499172.1102.898

82.3063.355182.1012.878

92.2623.250192.0932.861

102.2233.169202.0862.845

注1：f=(-2)其中為55℃溫度應(yīng)力試驗下第一組測試電池數(shù)量。

注2：一般選取為0.05。

7循環(huán)壽命的計算

7.1基本原理

55℃高溫試驗方法是一種截尾壽命試驗方法，采用修正的阿倫尼斯（Arrhenius）方程即（2）式，

由高溫（55℃）下的試驗循環(huán)壽命次數(shù)，推算出室溫（25℃）下的循環(huán)壽命。

…………（2）

式中：—室溫循環(huán)壽命壽終值，循環(huán)次數(shù)；

—高溫循環(huán)壽命壽終值；取電池壽命的平均值；在t軸上找到與Q（t）軸上QZ(壽

命截止容量)值相應(yīng)的坐標(biāo)點即為應(yīng)力水平下的壽終值；

—加速因子，本標(biāo)準(zhǔn)取值4.5。

7.2室溫下循環(huán)壽命的計算

由6.2條進行判斷，若沒有發(fā)生顯著性變化，可按式（2）計算室溫下循環(huán)壽命(壽命取整數(shù))。

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