T∕CIAPS 0012-2021 磷酸鐵鋰電池壽命加速循環(huán)試驗方法

1、T/CIAPSOO12-2021ICS 29. 220. 01 CCS K82團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CIAPS00122021磷酸鐵鋰電池壽命加速循環(huán)試驗方法The accelerate cycle test methods for life of LiFePCU batteries2021年9月1日實施2021年8月16日發(fā)布中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會發(fā)布tti Wii弓 l WIll1翻12規(guī)范性引用文件13術(shù)i吾轍5C14 一般魏25恒定溫度應(yīng)力試驗方法36試驗數(shù)據(jù)分析及處理47循環(huán)壽命的計算5附錄A （規(guī)范性附錄）符號7附錄B （規(guī)范性附錄）夾具8T/CIAPS0012-2021本文件按照GB/

2、T 1.1-2020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定起 草。本文件由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會提出并歸口。本文件牽頭起草單位：中國電子科技集團(tuán)公司第十八研宄所本文件參與起草單位：合肥國軒高科動力能源有限公司、北京理工大學(xué)、江蘇?；履茉垂煞萦?限公司、永杰新材料股份有限公司、天津中電新能源有限公司、河北零點新能源科技有限公司、廣東天 勁新能源科技股份有限公司。本文件主要起草人：盧立麗、馬洪斌、于冰、肖成偉、劉波、熊瑞、盧家歡、祝捷、陳登斌、桑林、 王輝、王洋、楊萬光、劉彥龍、王熙晨。庫七七 標(biāo)準(zhǔn)下載T/CIAPSOO12-2021壽命試驗是在實驗室模擬各種使用條件來進(jìn)行

3、的，為了縮短測試時間，在不改變失效機(jī)理的條件下， 用加大應(yīng)力的方法來進(jìn)行試驗，稱為加速壽命試驗，通過加速壽命試驗可以快速評估產(chǎn)品的使用壽命。 本標(biāo)準(zhǔn)給出了恒定溫度加速壽命測試方法。LiFeP04電池一般以獲取容量試驗數(shù)據(jù)的衰減值作為壽命判據(jù)，常規(guī)的方法需要較長的測試時間， 本標(biāo)準(zhǔn)給出了一種可縮短測試時間獲取數(shù)據(jù)的方法和比較簡易的數(shù)據(jù)處理程序，較短的測試時間內(nèi)獲得 LiFeP04電池的循環(huán)壽命。III庫七七 標(biāo)準(zhǔn)下載T/CIAPS0012-2021磷酸鐵鋰電池壽命加速循環(huán)試驗方法1范圍本文件規(guī)定了通過以恒定溫度應(yīng)力(55°C)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

4、法。本文件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中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期 的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括 所有的修改單)適用于本文本。GB/T 2421-2020 環(huán)境試驗概述和指南(IEC 60068-1:2013，IDT)GB/T 2424. 5-2006電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 溫度試驗箱性能確認(rèn)(IEC 60068-3-5:2001, IDT)GB/T 2689. 1-1981恒定應(yīng)力壽命試驗和加速壽命試驗方法 總則GB/T 31484-2015電動汽車用動力

5、蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法GB/T 34986-2017/IEC. 62506:2013 產(chǎn)品加速試驗方法GJB 736. 8-1990火工品試驗方法加速壽命試驗71°C試驗法GJB 736. 13736. 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 JJF 1101-2019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磷酸鐵錘電池L i FeP04 battery ce I I磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料碳作為負(fù)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 acce

6、I erated eye Ie I i fe在規(guī)定條件下，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初始容量 initial capac i ty新生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池，在室溫下，按照企業(yè)規(guī)定的充電終止條件完全充電后，以1乃 (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首次循環(huán)容量the first eye Ie capac i ty試驗電池，在加速溫度應(yīng)力（55°C）下，按5. 1. 1.2規(guī)定的方法充電后，以17； （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）。3. 5加速因子 acce I erat i on fac

7、tor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。4 一般要求4. 1總則按本文件測試的產(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）4.2. 1電池單體按照5. 3試驗時，其放電容量應(yīng)不低于額定容量，并且不超過額定容量的 110%,同時所有測試樣品初始容量極差不大于初始容量平均值的5%。4. 2. 2電池模塊和系統(tǒng)按照5. 3試驗時，其放電容量應(yīng)不低于額定容量，并且不超過額定容 量的110%，同時所有測試樣品初始容量極差不大于初始容量平均值的7%。4. 3夾具試驗夾具應(yīng)具有良好的強(qiáng)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(jìn)行 安裝，夾具結(jié)構(gòu)

8、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：土0.5°C;d）時間測量裝置：土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

9、）試驗溫度能力范圍不小于10°C80°C ；b）溫度波動度在土1°C范圍內(nèi)。溫度應(yīng)力試驗系統(tǒng)的性能確認(rèn)參考GB/T 2424. 52006的規(guī)定。注：溫度波動度的測量參照標(biāo)準(zhǔn)JJF11012020進(jìn)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(jìn)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°C±5°C、相對濕度為15%90%，大氣壓力為 86kPa106 kPa的環(huán)境中進(jìn)行。本

10、標(biāo)準(zhǔn)所提到的室溫，是指25°C±2°C。5. 1. 1.2充電方法：試驗溫度下，依據(jù)以下方法充電：以11, （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. 057； （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. 1. 1. 3容量測試方法：a）以14（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止條件；b）擱置不低于30min或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60min）；c）按照5. 1. 1.2方法充電；d）擱置不低于30min或企業(yè)規(guī)定的擱置時間（不高于60min）；e）以14（A）放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止條件；f）計算步驟e）放電容量（以

11、Ah計）；5. 2抽樣試驗的樣品應(yīng)在同一批次中一次性隨機(jī)抽取18只。5. 3初始容量室溫下，按照5. 1.1.3方法測試容量5次，當(dāng)連續(xù)3次試驗結(jié)果的極差小于額定容量 的3%時，可提前結(jié)束試驗，取最后3次試驗結(jié)果平均值。5. 4加速循環(huán)壽命測試方法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土 1°C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 （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。3庫七七 標(biāo)準(zhǔn)

12、下載T/CIAPS0012-20216試驗數(shù)據(jù)分析及處理6. 1試驗數(shù)據(jù)分析壽命循環(huán)次數(shù)圖1溫度加速壽命老化曲線 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次數(shù)循環(huán)容量值Q(t)一組(19#電池)二組(1018#電池)平均值K標(biāo)準(zhǔn)差Si平均值標(biāo)準(zhǔn)差S2首次循環(huán)容量Qotj (100)t2 (300)t3 (5)t4 (700)ti6. 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：* - V ( 1)式中：t 一統(tǒng)計量；t一第一組容量衰退量的算數(shù)均值；P第二組容量衰退量的算數(shù)均值；一T的標(biāo)

13、準(zhǔn)差；S: 一f的標(biāo)準(zhǔn)差；一第一組樣本量。假設(shè)人=":的否定域為|t| >ta，其中由H«i-2)> tr=0.05查表2得到。任取兩組 樣本量相等，即ni=n2,求出石、Sr S2后計算f值。當(dāng)|f| >tn時，說明發(fā)生了顯著 性變化。表2 t分布的雙側(cè)分位數(shù)(tg)表0. 050.010. 050.01112.70663. 657112. 2013. 10624. 3039. 925122. 1793.05533. 1825. 841132. 1603.01242. 7764. 604142. 1452.97752. 5714. 032152. 131

14、2.94762. 4473. 707162. 1202. 92172. 3653. 499172. 1102.89882. 3063. 355182. 1012.87892. 2623. 250192.0932.861102. 2233. 169202.0862.845注1: f= (nx-2)其中&為55 °C溫度應(yīng)力試驗下第一組測試電池數(shù)量。注2: 般選取a為0.05。7循環(huán)壽命的計算7. 1基本原理55°C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，由加速溫度(55°C)條件下的試驗循環(huán)壽命次數(shù)，推算出室溫(25°C)條件下 的電池循環(huán)壽命。(2)7式中：一室溫循環(huán)壽命壽終值，循環(huán)次數(shù);一高溫循環(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；T 一加速因子，具體數(shù)值可參照磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命加速因子試驗方法選 取。7. 2室溫下循環(huán)壽命的計算由6.2條進(jìn)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))。附錄A（規(guī)范