《磷酸鐵鋰電池加速循環(huán)壽命加速因子選取試驗》

中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會

團體標準

xxxxxx

磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命加速因子

選取試驗

SelectiontestofacceleratedfactorforcyclelifeofLiFePO4batteries

xxxx年xx月xx日發(fā)布xxxx年x月x日實施

中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會發(fā)布

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磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命加速因子選取試驗

1范圍

本標準規(guī)定了通過恒定溫度應力進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的

儀器設備、試驗方案和結果處理。

本標準適用于由三個溫度應力水平試驗，求得磷酸鐵鋰電池加速因子的試驗方法。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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恒定應力壽命試驗和加速壽命試驗方法總則

GB/T34986-2017/IEC62506:2013產品加速試驗方法

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電工電子產品環(huán)境試驗溫度試驗箱性能確認（IEC60068-3-5:2001，IDT）

JJF1101-2019環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范

GJB1032-90電子產品環(huán)境應力篩選方法

3術語和定義

下列術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、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行的充放電循環(huán)次數(shù)。

3.3

加速因子accelerationfactor

產品在預期使用應力條件下與高應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生加速能力的經驗系數(shù)。

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注：激活能以eV/K為單位。

4一般要求

4.1夾具

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

4.2測量儀表與試驗設備

4.2.1通則

測量儀表和試驗設備在精度、數(shù)量和質量上應能滿足本規(guī)范規(guī)定的檢驗要求。所有儀表、設備應按

國家有關計量檢定規(guī)程或相關標準檢定或計量合格，并在有效期內。

4.2.2測量儀器、儀表準確度的要求

測量儀器、儀表準確度應滿足以下要求：

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%。

4.2.3溫度應力試驗系統(tǒng)

試驗裝置的空氣循環(huán)系統(tǒng)應能提供足夠的循環(huán)風量，以保證試驗效果。

試驗裝置的溫度應力試驗系統(tǒng)應滿足：

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。

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

注：溫度波動度的測量參照標準JJF1101—2003進行。

4.2.4充放電測試設備

試驗裝置的功率應能提供足夠的量程，以保證試驗的正常進行。

試驗裝置的測試精度應滿足4.2.2準確度的要求。

5試驗方案

5.1樣品

試驗樣品應在同一批次中一次性隨機抽取，每一溫度應力水平試驗宜不少于18只樣品，三個應力水

平需樣品不少于54只。

5.2溫度應力水平的確定

完整的加速壽命試驗至少需要選取3個試驗溫度應力，在磷酸鐵鋰電池失效機理不變條件下，加速

壽命試驗溫度應力水平，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

安全標準要求選取加速因子試驗溫度，本標準試驗選取溫度應力分別為：35℃、45℃、55℃。

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5.3測試項目

5.3.1對樣品進行初始容量測量。

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

環(huán)容量的80%，終止試驗。

6數(shù)據(jù)處理方法

6.1假設條件

a.假設試驗前的樣品中沒有廢品；

b.每組樣品測試結果可以代表總體；

c.電池容量衰退曲線分布類型不隨測試溫度而變化；

d.試驗條件完全相同，每次取相等的樣本大小，測得結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)壽命與絕對溫度關系的數(shù)學模型，

…………（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

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

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

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，需進行失效試驗來建立特定的模型。

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6.3溫度加速因子的估計

6.3.1試驗數(shù)據(jù)

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

試驗方法》規(guī)定進行循環(huán)壽命計算，

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)對每一加速應力下的試驗數(shù)據(jù)，通過圖估法或計算機進行線性擬合，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對應的點，該點的坐標值即為

lntz0。

6.3.4加速因子τ的計算

由溫度加速因子定義計算：

τ（T0～Ti）=tz0/tzi……………（2）

式中

T0—室溫試驗溫度25℃=（25+273）K=298K；

Ti—溫度應力試驗溫度，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)。

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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