研究与开发
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充电限制电压对磷酸铁锂电池的影响
文◎周寿斌孙庆孙克宁代云飞
（江苏储能材料工程技术研究中心江苏华富控股集团有限公司企业院士工作站）
摘要：从放电容量、放电中值电压、充电时间、恒流容量百分比4个方面主要研究了充电限制电压从3.25V至3.85V范围变化对磷酸铁锂电池性能的影响。实验结果表明：对于磷酸铁锂材料的锂离子电池，采用恒流恒压的充电方案，充电限制电压设定在3.55～3.70V较合理，推荐值为3.60～3.65V。
关键词：磷酸铁锂；充电限制电压；锂离子电池；充电方案
锂离子电池具有工作电压高）、（是镍镉电池、氢镍电池3倍比能量大（可达165Wh/kg，是）、体积小、质氢镍电池的3倍
量轻、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等众多优点。在锂离子电池中，磷酸铁锂电池较被看好，这种电池虽然比能量不及钴酸锂电池，但是其安全性高，单体电池的循环次数能达到2000次，放电稳定。因此磷酸铁锂电池是目前被十分看好的一种锂离子电池。无论何种电池，为了将其性能发挥至最佳，充电方案及充电参数的摸索和选择是必不可少的而且也是至关重要的。目前，锂离子电池普遍采用恒流恒压充电方案，此方案涉及3个充电参数：充电电流、充电限制电压、充电截止电
流。在充电方案相同的前提下，不同的充电参数不仅会影响电池使用过程中性能的发挥，甚至会影响电池使用过程的安全性。但笔者在考察国内多家电芯的产品规格书中发现，各家的充电限制电压差异较大，从3.6V至3.80V不等。
为此，本文在固定充电电流、充电截止电流两参数的前提下，重点研究了充电限制电压对磷酸铁锂电池性能的影响。
尔电子有限公司生产的规格型号为CT-3008W5V20A-TF的高精度电池性能测试系统。
（4）充放电方案：以1/3C（3.333A）电流进行恒流充电，电芯电压至所考察的充电限制电压后，转恒压充电，当充电电流0.1A）时，充电减小至0.01C（
完毕后搁置10min，进入恒流放）电流进电阶段，以1C（10A
行恒流放电，放电截止电压为2.0V，放电完毕后搁置10min。此为一个循环。容量恢复及稳定阶段充放电循环的充电限制电压为3.65V。
（5）测试方案：先进行7次充电循环，判断电芯是否异常并使其容量达到稳定状态。随后再进行不同充电限制电压下的充放电循环。充电限制电压考察范围
１９2011第3期
1实验方案
（1）选取规格为3.2V10Ah
的5只出厂合格的磷酸铁锂电芯作为样品进行考察。
（2）将5只电芯上台进行不同充电限制电压下的充放电测试。
（3）测试设备：深圳市新威
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电动自行车
3.25V至3.85V，随着充电限制电压的升高，其放电容量是逐渐提升的。当充电限制电压低于3.40V时，放电容量随着充电限制电压的升高增加明显。在3.25V下，其放电容量不到3.65V下的20%，3.30V下则升至30%表1
充电限制电压对放电容量的影响
3号容量/mAh[***********][***********][***********]11710127
容量比/（%）17.529.077.299.499.799.7100.0100.0100.0100.0100.1100.1100.2
容量
/mAh[***********][***********][***********]6010072
4号容量比/（%）17.629.278.099.399.699.899.899.9100.0100.0100.1100.2100.3
容量
/mAh[***********][***********][***********]10042
5号容量比/（%）17.428.476.599.399.799.899.8100.0100.0100.0100.0100.1100.2
平均值容量
/mAh[***********][***********][***********]13710145
容量比/（%）17.628.876.999.499.799.899.9100.0100.0100.0100.0100.1100.2
3.25～3.85V，每0.05V作为一考察点，每个考察点下进行5次充放电循环，各项考察参数均以其5次的平均值作为考察数据。
（6）考察项目：放电容量（mAh）、放电中值电压（mV）、充电时间（s）、恒流容量百分
左右，至3.35V则达到近80%。而3.40～3.85V之间，放电容量增加趋势不明显，只是从99.4%（3.40V）增长至100.2%（3.85V），尤其是放电限制电压在3.55V（99.9%）以上时，其放电容量基本不变。由此可以看出，只要
充电限制
电压/V3.253.303.353.403.453.503.553.603.653.703.753.803.85
1号容量/mAh[***********][***********][***********]25910266
容量比/（%）17.428.475.999.699.899.899.999.9100.099.9100.0100.0100.1
容量
/mAh
2号容量比/（%）17.929.076.799.499.799.8100.0100.0100.0100.0100.1100.2100.3
[***********][***********][***********]21210218
注：容量比为相对3.65V充电限制电压时容量的比值。比、安全性。
2
2.1
测试结果及讨论
充电限制电压对电池放电
容量的影响
放电容量统计结果见表1。并以3.65V下的放电容量作为参考值，其它考察点的考察数据与其进行比较。取5只样品各考察点的考察数据平均值作图，如图1。
从表1和图1可以看出，从
图1
充电电压/V
不同充电限制电压对放电容量的影响
2011第3期２０
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充电限制电压不低于3.40V，则容量损失不会超过1.1%，而当充电限制电压提升至3.55V以上时，容量损失仅为0.3%以内。2.2
充电限制电压对放电中值电压的影响
不同充电限制电压下的放电中值电压如表2所示，并对5个样品的不同考察点的放电中值电压及平均值作图，如图2所示。
从表2和图2可以看出，与对放电容量的影响有些类似，在3.25V至3.40V间，随着充电限制电压的升高，其放电中值电压有明显提升。从3068.6mV（3.25V下）升至正常3173.3mV（3.40V下）。而在3.40～3.85V间放电中值电压基本维持不变，1～2mV）在测试系波动范围（
统误差范围内。因此，从放电中值电压来看，当充电限制电压高
表2
充电限制电压/V
3.253.303.353.403.453.503.553.603.653.703.753.803.85
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于3.40V时，放电中值电压基本稳定。2.3
充电限制电压对恒流容量CC%）的影响百分比（
恒流容量百分比包含了许多电芯电化学性能，如快速充电能力、充电过程极化大小等。因此此项参数的考察很有必要。
如图3和表3所示。充电限制电压在3.45V以下时，CC%低于90%。3.40V时只有77.3%。当充电限制电压高于3.45V，其CC%已达近94.1%，而当达到3.55V时，相应为96.1%与3.85V下的CC%仅相差0.6%，3.60V下其差异缩小至0.3%。而在
图2不同充电限制电压对放电中值电压的影响
充电限制电压对放电中值电压的影响
放电中值电压/mV
1号3071.13103.53165.63178.03177.63177.83176.33177.13176.03177.03175.73175.63175.7
2号3066.23097.83158.53170.33171.03169.33169.73168.93169.33167.73167.53166.53166.8
3号3064.33097.03157.03166.43166.83163.83164.13163.33162.83163.23161.63161.93161.3
4号3066.03101.33159.73171.73169.53170.23167.53168.43167.13166.63165.03166.03165.5
5号3075.33106.63169.23180.13179.53179.63180.43179.23178.63177.03176.63176.83176.7
平均值3068.63101.23162.03173.33172.93172.13171.63171.43170.73170.33169.33169.43169.2
２１2011第3期
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表3
充电限制电压/V3.253.303.353.403.453.503.553.603.653.703.753.803.85
1号CC%44.565.841.177.894.395.596.196.496.596.696.796.896.9
相对CC%46.168.242.680.697.79999.699.9100100.1100.2100.3100.3
CC%43.864.139.576.693.895.696.196.496.696.696.796.796.82号
相对CC%45.366.440.979.397.298.999.599.8100100100.1100.2100.3
充电限制电压对CC%的影响
3号CC%44.262.338.475.293.995.696.096.396.496.396.496.596.5
相对
CC%45.964.639.87897.599.299.699.910099.9100.1100.1100.2
CC%45.364.240.878.294.295.896.296.596.596.596.696.696.74号
相对CC%46.966.542.38197.699.299.799.910099.9100100.1100.2
CC%45.066.641.778.694.195.596.096.396.396.496.596.696.65号
相对CC%46.769.143.381.697.799.199.699.9100100.1100.1100.2100.3
平均值CC%64.640.377.394.195.696.196.496.596.596.696.696.696.7
相对CC%46.26741.880.197.599.199.699.9100100100.1100.2100.2
注：相对恒流容量百分比（CC%）为相对3.65V充电限制电压时的恒流容量百分比的比值。
短。结合2.3中对CC%的影响，图4基本反映了这一规律。当充电限制电压较低时（
图3
不同充电限制电压对CC%的影响
以上较为理想。2.4
充电限制电压对充电时间在恒流恒压充电模式下，当充电容量较接近时，CC%越大，则其整体所耗用的充电时间较的影响
在3.50V以上即可。2.5影响
对于电池的安全性，我们总是期望其充电电压越低越好，当然前提是保证其它性能的最优发挥。
充电限制电压对安全性的
3.55V以上，其相对3.65V下CC%（以3.65V下CC%为标准，其它参考点下的CC%与其相除所得的结果）值也已在99.6%以上。因此考虑CC%的影响，充电限制电压在3.55V2011第3期２２
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3实验结论
综合考虑放电容量、放电中
值电压、充电时间、恒流容量百分比、安全性这5个方面，采用恒流恒压的充电方案，对于磷酸铁锂电池，充电限制电压设定在3.55～3.70V较合理，推荐值为3.60～3.65V。
附注：本文系江苏省基础研究计划（自然科学基金）成果，项目
图4
不同充电限制电压对充电时间的影响
2009714编号BK
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国家两大电网破冰开建电
动汽车充电站
文◎
关键词：天能；新能源储能电池；上海光伏展
苏晓
兵马未动，粮草先行。来自国家电网的消息称，将在今年大范围开建电动车充电站。南方电网也出台支持新能源发展意见，其中包括对电动汽车的配套设施。这将成为今年新能源汽车市场的一个实质性突破，显示在汽车厂家纷纷介入电动汽车的研发生产，甚至销售之后，使用服务主体也已启动“入市”计划。
国家电网公司计划，2011年12月前将在全国27个城市开建电动车充电站。目前国家电网已经在上海、天津和西安等城市
展开电动车充电站建设试点。北京也在筹划加快建设电动车充电站。
2010年底，国内首座电动汽车充电站上海漕溪充电站已经通过验收。漕溪电动汽车充电站总投资508万元，占地面积400m2，设有包括4个临街路边充电车位在内的9个充电车位，它能够满足各类电动车辆充电需求。
南方电网也有让电动汽车充电站在各城市“扎根”的计划。同样在2010年底，南方电网投产的首批电动汽车充电站在深圳
建成投运，初期建设规模为2个充电站、134个充电桩，充电容量总计达2480kVAh。南方电网公司已将深圳列为首批新能源试点城市。按照规划，到2012年，深圳将推广使用新能源汽车2.4万辆以上，到2015年达到10万辆，约占深圳现有汽车保有量6%以上。深圳将建设各类新能源汽车充电站12750个，其中公交快、慢速充电站各25个，公务车充电桩2500个，社会公共慢速充电桩1万个，社会公共快速充电站200个。
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