基于退役鋰動(dòng)力電池容量、內(nèi)阻和荷電狀態(tài)的建模與參數(shù)估計(jì).pdf

1、從電動(dòng)汽車上退役下來的鋰離子動(dòng)力電池（簡(jiǎn)稱退役電池）仍具有高達(dá)80％的剩余容量，研究剩余容量的再利用技術(shù)對(duì)間接降低鋰動(dòng)力電池成本與緩解環(huán)境污染問題有著重要的意義。為了最大限度發(fā)揮退役電池的價(jià)值，對(duì)其進(jìn)行分選以及對(duì)具有利用價(jià)值的電池進(jìn)行剩余壽命等方面的研究非常必要，這也是目前退役電池梯級(jí)利用及回收領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題之一。本文采用電化學(xué)檢測(cè)-計(jì)算機(jī)模擬聯(lián)合技術(shù)研究了電池在不同溫度、放電倍率和放電深度下的電化學(xué)行為;針對(duì)電池的剩余壽命，劣化失效程

2、度和荷電狀態(tài)進(jìn)行分析和估計(jì)，建立了電池壽命預(yù)測(cè)模型、劣化失效的普適模型和荷電狀態(tài)估計(jì)模型，為確保退役電池安全、可靠地運(yùn)行并保持在最佳工作狀態(tài)提供了理論指導(dǎo)。通過對(duì)上述內(nèi)容的深入研究，獲得了以下四個(gè)方面的研究結(jié)果:
　　(1)采用現(xiàn)代物理測(cè)試技術(shù)和電化學(xué)檢測(cè)手段對(duì)退役電池進(jìn)行了安全性能檢測(cè)，并結(jié)合外觀/容量分選法、電壓/內(nèi)阻分選法及特征曲線法對(duì)退役的18650型磷酸鐵鋰動(dòng)力電池進(jìn)行了分選。本論文分選出了外觀無破損特征，容量在1.1～

3、1.0Ah，內(nèi)阻在12～12.6mΩ，開路電壓在3.2998～3.3002V，以及大倍率放電時(shí)，放電曲線一致性較好的退役電池作為研究對(duì)象。
　　(2)采用電化學(xué)檢測(cè)-計(jì)算機(jī)模擬聯(lián)合技術(shù)建立了退役電池的壽命預(yù)測(cè)模型，并提出了一種退役電池的壽命匹配檢測(cè)方法。電化學(xué)檢測(cè)結(jié)果表明:影響退役電池循環(huán)壽命的主要因素為循環(huán)次數(shù)(N)，環(huán)境溫度(T)，放電倍率(C)和放電深度(DOD)。退役電池的放電容量隨著循環(huán)次數(shù)的增加逐漸降低，環(huán)境溫度越高，

4、放電倍率越大，放電深度越深，退役電池的放電容量衰減越快。當(dāng)循環(huán)時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，放電深度對(duì)退役電池壽命的衰減影響不大。計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明:退役電池的放電容量衰減速率隨循環(huán)次數(shù)，環(huán)境溫度，放電倍率和放電深度的變化規(guī)律符合冪函數(shù)模型:Qloss=A·e(-2011-1370.4·C/RT)·(N·DOD·C標(biāo))0.527+cn cn為參數(shù)
　　以此為標(biāo)準(zhǔn)模型，采用匹配檢測(cè)技術(shù)可利用較少的容量保持率與循環(huán)次數(shù)的數(shù)據(jù)對(duì)，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出任意一顆同

5、規(guī)格退役電池當(dāng)前所處的工況，以及在該工況時(shí)退役電池的剩余壽命。
　　(3)采用內(nèi)阻-交流阻抗聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)建立了退役電池的劣化失效模型。結(jié)果表明:內(nèi)阻可用來表征退役電池的劣化失效程度。隨著內(nèi)阻的增加，退役電池劣化程度加劇。歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的變化與環(huán)境溫度、放電倍率和放電深度有關(guān)。環(huán)境溫度的升高，放電深度的加深以及放電倍率的增大均會(huì)導(dǎo)致內(nèi)阻加快增長(zhǎng)。三種因素對(duì)歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻影響的重要程度為:放電深度＜放電倍率＜環(huán)境溫度。歐姆內(nèi)阻

6、與極化內(nèi)阻之和與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系符合冪函數(shù)模型:R總=a·Nb+c（a，b，c為參數(shù)）
　　(4)采用交流阻抗測(cè)定法、SOC-OCV曲線法和脈沖放電法相結(jié)合的方法建立了退役電池荷電狀態(tài)估計(jì)模型。交流阻抗測(cè)試結(jié)果表明:對(duì)退役電池進(jìn)行全荷電態(tài)建模時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻對(duì)退役電池荷電狀態(tài)的影響。而對(duì)退役電池進(jìn)行SOC=20～80％區(qū)間段建模時(shí)，主要考慮極化內(nèi)阻對(duì)荷電狀態(tài)的影響。SOC-OCV測(cè)試結(jié)果表明:退役電池的SOC-OCV