商用鋰離子電池包含正極和負極,這兩個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極貢獻的。為了在不拆解全電池的情況下研究其老化問題,需要從其外特性中求取可反映老化現(xiàn)象的負極特征曲線,然后再從這段特征曲線中確定相關的老化信息。該項工作首先需要確定該曲線明顯的荷電狀態(tài)(SOC)區(qū)間段,稱為負極特征區(qū)間。為此,該文首先提出電池基于分數(shù)階模型的線性化電勢變化模型;通過研究在不同SOC工作點處正負電極電勢的變化特征,給出可以利用全電池階躍電流激勵仿真確定該負極特征區(qū)間的方法;最后分析了該區(qū)間與電池老化的關聯(lián)性。該文采用三電極電池(含參比電極)驗證了該負極特征區(qū)間的正確性,該方法對商用磷酸鐵鋰電池老化問題的在線觀測具有指導意義。 

【文章來源】：電工技術學報. 2020年19期 北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

典型阻抗譜

4102電工技術學報2020年10月坐標表示在相應SOC施加階躍放電激勵，正、負極電勢變化。SOC在100%~90%區(qū)間，正極電勢變化更大，SOC在90%~45%區(qū)間，正、負極均有變化更大的區(qū)域。而SOC在45%~10%區(qū)間，負極階躍響應電勢變化更大而正極電勢幾乎不變，但是10%~0%的SOC區(qū)間由于正、負極電勢變化都很大但兩者變化量差距不大，無法達到利用全電池數(shù)據(jù)提取負極特征的目的，因此負極SOC特征區(qū)間為10%~45%。圖7在不同SOC點階躍響應正負極電勢變化Fig.7ThepositiveandnegativepotentialchangeatdifferentSOCs3.2新電池負極特征區(qū)間實驗驗證通過前文的分析可知，在負極的特征區(qū)間中，可以利用全電池數(shù)據(jù)來提取負極的特征。本節(jié)以位于負極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驗求取負極固相擴散時間常數(shù)τn，并與利用全電池求取的負極固相擴散時間常數(shù)進行比較，從而驗證負極特征區(qū)間的正確性。在SOC為30%時進行三電極EIS實驗，結果如圖8所示�；�1.2節(jié)提到的求取固相擴散時間常數(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實驗結果Fig.8EISexperimentresultsofthree-electrodeat30%SOC負極EIS數(shù)據(jù)求得的負極固相擴散時間常數(shù)τn=710.93s，誤差為4.7%。圖9為SOC為100%時該電池的三電極EIS實驗結果。同理，利用全電池EIS數(shù)據(jù)求得τ=1664.5s，利用負極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%。對比在SOC為

4102電工技術學報2020年10月坐標表示在相應SOC施加階躍放電激勵，正、負極電勢變化。SOC在100%~90%區(qū)間，正極電勢變化更大，SOC在90%~45%區(qū)間，正、負極均有變化更大的區(qū)域。而SOC在45%~10%區(qū)間，負極階躍響應電勢變化更大而正極電勢幾乎不變，但是10%~0%的SOC區(qū)間由于正、負極電勢變化都很大但兩者變化量差距不大，無法達到利用全電池數(shù)據(jù)提取負極特征的目的，因此負極SOC特征區(qū)間為10%~45%。圖7在不同SOC點階躍響應正負極電勢變化Fig.7ThepositiveandnegativepotentialchangeatdifferentSOCs3.2新電池負極特征區(qū)間實驗驗證通過前文的分析可知，在負極的特征區(qū)間中，可以利用全電池數(shù)據(jù)來提取負極的特征。本節(jié)以位于負極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驗求取負極固相擴散時間常數(shù)τn，并與利用全電池求取的負極固相擴散時間常數(shù)進行比較，從而驗證負極特征區(qū)間的正確性。在SOC為30%時進行三電極EIS實驗，結果如圖8所示�；�1.2節(jié)提到的求取固相擴散時間常數(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實驗結果Fig.8EISexperimentresultsofthree-electrodeat30%SOC負極EIS數(shù)據(jù)求得的負極固相擴散時間常數(shù)τn=710.93s，誤差為4.7%。圖9為SOC為100%時該電池的三電極EIS實驗結果。同理，利用全電池EIS數(shù)據(jù)求得τ=1664.5s，利用負極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%。對比在SOC為

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：2928456