商用鋰離子電池包含正極和負(fù)極,這兩個(gè)電極的老化速度一般不一致。以磷酸鐵鋰電池為例,該電池老化主要由負(fù)極貢獻(xiàn)的。為了在不拆解全電池的情況下研究其老化問(wèn)題,需要從其外特性中求取可反映老化現(xiàn)象的負(fù)極特征曲線,然后再?gòu)倪@段特征曲線中確定相關(guān)的老化信息。該項(xiàng)工作首先需要確定該曲線明顯的荷電狀態(tài)(SOC)區(qū)間段,稱為負(fù)極特征區(qū)間。為此,該文首先提出電池基于分?jǐn)?shù)階模型的線性化電勢(shì)變化模型;通過(guò)研究在不同SOC工作點(diǎn)處正負(fù)電極電勢(shì)的變化特征,給出可以利用全電池階躍電流激勵(lì)仿真確定該負(fù)極特征區(qū)間的方法;最后分析了該區(qū)間與電池老化的關(guān)聯(lián)性。該文采用三電極電池(含參比電極)驗(yàn)證了該負(fù)極特征區(qū)間的正確性,該方法對(duì)商用磷酸鐵鋰電池老化問(wèn)題的在線觀測(cè)具有指導(dǎo)意義。 

【文章來(lái)源】：電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2020年19期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

典型阻抗譜

4102電工技術(shù)學(xué)報(bào)2020年10月坐標(biāo)表示在相應(yīng)SOC施加階躍放電激勵(lì)，正、負(fù)極電勢(shì)變化。SOC在100%~90%區(qū)間，正極電勢(shì)變化更大，SOC在90%~45%區(qū)間，正、負(fù)極均有變化更大的區(qū)域。而SOC在45%~10%區(qū)間，負(fù)極階躍響應(yīng)電勢(shì)變化更大而正極電勢(shì)幾乎不變，但是10%~0%的SOC區(qū)間由于正、負(fù)極電勢(shì)變化都很大但兩者變化量差距不大，無(wú)法達(dá)到利用全電池?cái)?shù)據(jù)提取負(fù)極特征的目的，因此負(fù)極SOC特征區(qū)間為10%~45%。圖7在不同SOC點(diǎn)階躍響應(yīng)正負(fù)極電勢(shì)變化Fig.7ThepositiveandnegativepotentialchangeatdifferentSOCs3.2新電池負(fù)極特征區(qū)間實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證通過(guò)前文的分析可知，在負(fù)極的特征區(qū)間中，可以利用全電池?cái)?shù)據(jù)來(lái)提取負(fù)極的特征。本節(jié)以位于負(fù)極SOC特征區(qū)間的30%和SOC區(qū)間外的100%為例，利用2.2節(jié)介紹的三電極電池實(shí)驗(yàn)求取負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)τn，并與利用全電池求取的負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證負(fù)極特征區(qū)間的正確性。在SOC為30%時(shí)進(jìn)行三電極EIS實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖8所示。基于1.2節(jié)提到的求取固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)的方法，利用全電池EIS數(shù)據(jù)求得τ=746.11s，利用圖830%SOC三電極EIS實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.8EISexperimentresultsofthree-electrodeat30%SOC負(fù)極EIS數(shù)據(jù)求得的負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)τn=710.93s，誤差為4.7%。圖9為SOC為100%時(shí)該電池的三電極EIS實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同理，利用全電池EIS數(shù)據(jù)求得τ=1664.5s，利用負(fù)極EIS數(shù)據(jù)求得τn=253.3s，誤差為84.8%，反而利用正極EIS數(shù)據(jù)求得的τp=1616s，與全電池求得的τ相比誤差為2.96%。對(duì)比在SOC為

4102電工技術(shù)學(xué)報(bào)2020年10月坐標(biāo)表示在相應(yīng)SOC施加階躍放電激勵(lì)，正、負(fù)極電勢(shì)變化。SOC在100%~90%區(qū)間，正極電勢(shì)變化更大，SOC在90%~45%區(qū)間，正、負(fù)極均有變化更大的區(qū)域。而SOC在45%~10%區(qū)間，負(fù)極階躍響應(yīng)電勢(shì)變化更大而正極電勢(shì)幾乎不變，但是10%~0%的SOC區(qū)間由于正、負(fù)極電勢(shì)變化都很大但兩者變化量差距不大，無(wú)法達(dá)到利用全電池?cái)?shù)據(jù)提取負(fù)極特征的目的，因此負(fù)極SOC特征區(qū)間為10%~45%。圖7在不同SOC點(diǎn)階躍響應(yīng)正負(fù)極電勢(shì)變化Fig.7ThepositiveandnegativepotentialchangeatdifferentSOCs3.2新電池負(fù)極特征區(qū)間實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證通過(guò)前文的分析可知，在負(fù)極的特征區(qū)間中，可以利用全電池?cái)?shù)據(jù)來(lái)提取負(fù)極的特征。本節(jié)以位于負(fù)極SOC特征區(qū)間的30%和SOC區(qū)間外的100%為例，利用2.2節(jié)介紹的三電極電池實(shí)驗(yàn)求取負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)τn，并與利用全電池求取的負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證負(fù)極特征區(qū)間的正確性。在SOC為30%時(shí)進(jìn)行三電極EIS實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖8所示�；�1.2節(jié)提到的求取固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)的方法，利用全電池EIS數(shù)據(jù)求得τ=746.11s，利用圖830%SOC三電極EIS實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.8EISexperimentresultsofthree-electrodeat30%SOC負(fù)極EIS數(shù)據(jù)求得的負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)τn=710.93s，誤差為4.7%。圖9為SOC為100%時(shí)該電池的三電極EIS實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同理，利用全電池EIS數(shù)據(jù)求得τ=1664.5s，利用負(fù)極EIS數(shù)據(jù)求得τn=253.3s，誤差為84.8%，反而利用正極EIS數(shù)據(jù)求得的τp=1616s，與全電池求得的τ相比誤差為2.96%。對(duì)比在SOC為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于綜合型卡爾曼濾波的鋰離子電池荷電狀態(tài)估算[J]. 谷苗,夏超英,田聰穎.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(02)
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博士論文
[1]車用鋰離子電池機(jī)理模型與狀態(tài)估計(jì)研究[D]. 韓雪冰.清華大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2928456