鋰離子電池電化學(xué)阻抗譜測量方法的研究.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品向著大規(guī)模集成的方向發(fā)展，電池作為能源核心部件，其健康狀態(tài)成為系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。電池的健康狀態(tài)反應(yīng)在它的電化學(xué)阻抗譜上。快速、準(zhǔn)確測量電池的電化學(xué)阻抗譜對電池的壽命預(yù)測和健康管理具有重要意義。
　　本文分別從頻率域和時間域測量的兩個不同角度，對電化學(xué)阻抗譜測量方法進(jìn)行了研究。
　　首先，從傳統(tǒng)的掃頻原理出發(fā)，本著集成的原則，在LabVIEW平臺上用虛擬的掃頻信號發(fā)生器代替了傳統(tǒng)的信號發(fā)生器，用模塊化的波形成分檢

2、測函數(shù)來獲取響應(yīng)信號的幅值和相位，從而代替了傳統(tǒng)的相關(guān)器或乘法器。
　　其次，為了解決逐頻測量耗時長的問題，研究了基于全相位FFT的測量方法，該方法所用的激勵信號是由多個頻率的正弦信號疊加而成。數(shù)據(jù)處理的方法運(yùn)用全相位FFT，與傳統(tǒng)的FFT相比，全相位FFT具有較好的抑制譜泄漏的能力和相位不變性，結(jié)果更準(zhǔn)確。與掃頻方式相比，測量時間大大減少。
　　最后，研究了基于解析函數(shù) Laplace變換的測量方法。文中給定暫態(tài)電流階躍激

3、勵，測得系統(tǒng)的時域響應(yīng)，用半對數(shù)法求得時域響應(yīng)的解析函數(shù)表達(dá)式形式。然后對求得的解析函數(shù)進(jìn)行 Laplace變換，得到頻率域的阻抗表達(dá)式。測量方法測量時間進(jìn)一步減少，準(zhǔn)確度較高。
　　為驗證上述測量方法，本文針對兩種等效電路進(jìn)行了測試，并把實驗測得的結(jié)果與理論值和CS阻抗譜測試儀的結(jié)果進(jìn)行了比較，證明了算法的有效性。最后將上述三種方法用于鋰離子電池電化學(xué)阻抗譜的測量。
　　對上述三種測量方法的比較分析結(jié)果表明，本文所述三種方

4、法都摒棄了傳統(tǒng)的信號發(fā)生器，乘法器以及相關(guān)器等，硬件結(jié)構(gòu)更簡單，易于向嵌入式集成方向發(fā)展；幾種測量方法的橫向比較結(jié)果表明，基于掃頻原理的頻率域測量方法，耗時很長，低頻時尤其明顯。時間域的測量方法可以大大縮短測量時間，其中基于解析函數(shù) Laplace變換的測量方法用時最短；除此之外，基于解析函數(shù) Laplace變換的測量方法，把采集的離散響應(yīng)信號轉(zhuǎn)換成了解析函數(shù)來進(jìn)行研究，所得的阻抗譜是連續(xù)均勻的，準(zhǔn)確度較高。因此，基于Laplace變換