研究退役电池衰减加速特征

　   之前的研究已发现，退役电池在寿命结束前衰减呈加速特征。如图3所示，退役软包磷酸铁锂单体电池在1 C充放电条件下循环700次，剩余容量为80%左右，循环700次以后电池容量下降非常明显，到780 次时剩余容量仅剩2 Ah左右。

　　图3 1C充放电条件下退役磷酸铁锂单体电池衰减特性及循环寿命

　　1、实验方法及条件

　　以前述电池样本1为研究对象，从近200个退役电池模块中随机抽取5个模块，将这5个退役电池模块拆成单体电池，共计120支单体电池，从中随机抽取12支(#1～#12)，开展性能循环测试，共计循环2000次左右。

　　容量测试参考国家标准GB/T 743-2016，结合所选用电池样本的基本参数和出厂技术测试要求进行。实验中采用的电池容量测试方法如下：在20±5℃条件下，先将电池残余电量放完，静置15 min，以0.3 C对电池恒流充电至3.65 V转为恒压充电，至充电电流降至0.05 C，认为电池充满电。静置0.5 h后，以0.5 C恒流放电至电压降到2.8 V，记录放电电量作为电池的容量。

　　分别研究其循环性能和容量衰减特性，容量衰减特性计算如公式(1)所示。

　　式中，Rn为退役电池第n次循环的容量衰减率;C0为退役电池初始放电容量;Cn为退役电池第n次循环的放电容量。

　　2、退役电池衰减特性

　　以#2～#4电池的容量循环测试数据为样本，研究分析了其衰减特性，初始放电容量分别为17.7、17.6 Ah及17.9 Ah。与新电池比，剩余容量分别为80.5%、80%、81.4%。经过近2000次循环后，其放电容量分别下降至16.4、16.5 Ah及16.7 Ah，与新电池比，剩余容量分别为74.5%、75%及75.9%。#2～#4退役单体电池的容量循环曲线见图4、图5及图6。

　　图4 #2退役单体电池的容量循环曲线

　　图5 #3退役单体电池的容量循环曲线

　　图6 #4退役单体电池的容量循环曲线

　　由图可见，在退役电池循环衰减过程中，其充放电容量与循环次数总体呈线性关系，但每发生一次容量衰减突变(即容量循环曲线的尖峰处)，都会伴随有较为明显的容量下降趋势(虽然经历衰减突变后，其充放电容量都会有小幅上升)。直至下一次的容量衰减突变发生，电池充放电容量将开始下一阶段的明显下降趋势，如此往复循环。

　　图7为#2～#4电池的容量衰减率曲线，由图可见，退役电池容量衰减率与循环次数呈线性关系。循环近2000次后，其中#2电池的衰减率最大为7.38%，其次分别为#4电池(6.77%)和#3电池(6.33%)。

　　图7 #2～#4退役单体电池的容量衰减率曲线

　　综上所述，在循环过程中，虽然退役电池不可避免存在性能衰减的现象，但是从其衰减后的剩余容量及容量衰减率看，退役电池具有较为理想的梯次利用价值。

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