梯次利用鋰離子電池容量和內(nèi)阻變化特性研究.pdf

1、車用淘汰鋰離子電池的梯次利用，是降低動力電池全壽命周期成本，提升電池的利用價值的有效手段。車用淘汰電池的再循環(huán)壽命是制約電池梯次利用的關(guān)鍵問題之一。本文從梯次利用電池再循環(huán)過程中的衰退機理角度出發(fā)，主要致力于研究梯次利用電池容量和內(nèi)阻的再循環(huán)特性及其之間的相互關(guān)系。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、派钊敕治隽瞬煌浞烹姳堵蕬蚐OC循環(huán)區(qū)間應力下電池歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的再循環(huán)特性，并利用多重線性回歸的方法建立了不同SOC循環(huán)區(qū)間應力下

2、電池的歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻增長率和全區(qū)間電池歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻增長率之間的函數(shù)模型，與實際全區(qū)間循環(huán)的對應數(shù)據(jù)對比驗證了該模型的有效性，減少了電池壽命預測的時間成本。
　　⑵量化分析了電池再循環(huán)過程中的熱力學損失和動力學損失，結(jié)果顯示梯次利用電池再循環(huán)使用時，鋰離子和活性材料的損失是電池容量損失的主要部分，并且歷史使用路徑的差異性對電池再循環(huán)使用過程中容量的衰退方式會產(chǎn)生深遠影響，舊電池很可能會出現(xiàn)一些異常于新電池的現(xiàn)象。利用容量增

3、量(ICA)分析方法，對比分析了梯次利用電池在倍率、SOC循環(huán)區(qū)間與循環(huán)老化相互耦合作用下的電池容量衰退機理及材料退化規(guī)律。建立了基于退化軌跡的梯次利用電池壽命預測模型，該模型確定了梯次利用電池壽命與SOC循環(huán)區(qū)間應力的數(shù)學關(guān)系，這對于儲能工況下梯次利用電池循環(huán)壽命的預測具有重要意義。
　　⑶利用典型相關(guān)分析方法，確立了該批次電池再循環(huán)使用過程中容量衰退率和歐姆內(nèi)阻增長率與極化內(nèi)阻增長率之間的關(guān)系模型，模型具有較高的精度和普適性，

4、8只電池的實驗數(shù)據(jù)一致顯示電池的容量衰退率和內(nèi)阻增長率之間均符合一定的平面關(guān)系。
　?、冉⒘穗娀瘜W阻抗譜模型，對比分析了新舊電池的電化學特性參數(shù)，發(fā)現(xiàn)電池老化過程中歐姆內(nèi)阻，電化學極化阻抗，電雙層電容及鋰離子的擴散系數(shù)與電池健康狀態(tài)聯(lián)系密切。對比分析了新舊電池的外特性參數(shù)如SOC-OCV曲線、ICA曲線、倍率充放電效率，結(jié)果表明SOC-OCV曲線在電池的全壽命周期內(nèi)并未隨電池健康狀態(tài)的變化發(fā)生整體升高和降低的趨勢，在實際應用中，