三元材料锂离子电池老化诊断、评估与建模方法

发布时间：2020-12-24 03:24

　　锂离子电池使用过程中不可避免的老化和性能衰减严重威胁了电动汽车对动力电池系统的长寿命以及高可靠性要求,电池老化和寿命问题已成为制约电动汽车大规模发展的瓶颈之一。明晰电池在各种使用条件下的老化机理,研究电池老化与健康状态诊断方法以及电池寿命评估方法,对实现动力电池系统的耐久性管理具有重要意义。影响电池老化的因素繁多且相互耦合,电池内部的老化状态难以直接测量,这无疑给研究电池老化和寿命问题带来了极大挑战。本文以三元电池为研究对象,对不同厂家的四款电池进行了各种条件下的循环老化试验,在积累的大量电池衰退数据的基础上,围绕电池实车运行时老化导致的耐久性管理难题,对动力锂离子电池的老化模式分析、寿命快速评估、健康状态诊断以及老化机理建模等几方面内容进行了深入的研究,主要研究内容如下:（1）基于容量增量分析法和正负电极相变特性,确立电池容量增量曲线下包络的各部分区域与正负电极各相变阶段的对应关系,解耦正极和负极活性材料损失对容量增量曲线随老化演变的影响机制,继而从曲线上提取了可以反映电池内部各种老化模式的特征参数集,建立电池健康状态多指标表征参数体系,丰富了健康状态表征的内涵,为电池老化模式识别奠... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：188 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１１６］??Ｆｉｇ?１－１?Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｏｆ?Ｌｉ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ?［１６１??，

?Ｖ＊?％??ａｎｄｐ，ｅ〇ｐｒｔ？ｌ．ｏｎ?ａｎｄｔ？．ｌ＜Ｊ＾ｐ?ｔｏｌｍ３ｔ（０ｎ??图丨－１锂离子电池老化机理示意图１１６］??Ｆｉｇ?１－１?Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｏｆ?Ｌｉ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ?［１６１??锂离子电池实际使用过程中的老化包括两种类型，即日历老化和循环老??化。日历老化指的是电池搁置过程中，其容量随着搁置时间增加而缓慢下降??的现象。在电池搁置过程中，起主导作用的老化因素是负极ＳＥＩ膜缓慢增厚??副反应所导致的ＬＬＩ，主要受电池搁置ＳＯＣ和环境温度等因素的影响，一般??来说搁置ＳＯＣ越高、存储温度越高则电池的日历老化相应也就越快％，３９］。德??国慕尼黑工业大学Ｋｅｉｌ等的研究进一步表明锂离子电池的日历老化速度与搁??置ＳＯＣ并不呈现正比关系，在搁置ＳＯＣ位于３０％￣６０％区间时，日历老化速??度基本相等，而６０％?ＳＯＣ之后，日历老化速度随ＳＯＣ升高而快速增加，这??是因为影响ＳＥＩ膜增厚副反应的本质因素是负极平衡电势

?北京交通大学博士学位论文???离子在电池内部分布不均是导致电池老化的主要原因［６８］。欧洲委员会联合研究中??心的Ｐｆｒａｎｇ利用ＣＴ对锂离子电池循环过程中的衰减机理进行了研究，结果表面??长期循环后的形变会导致正极活性物质从集流体剥落，引起容量加速衰降［６９］。文??献Ｐ〇，?７１］通过在电池内部埋入光栅实现了对电池健康状态的直接监测。但是，这??些先进的检测方法实现成本较高，且无法在实车电池管理系统中进行应用，仅限??于在实验室对电池老化进行分析。??（ａ）?Ｆａｔｉｇｕｅｄ?ｃｅｌｌ?（ｂ）?二??７ｃｈａｒｅｉｓｃｈａｒｅｄ?ｓ？ｐ？ｒａ！〇ｒ？－?＾???；??


本文编号：2934884