[發明專利]一種基于差熱伏安曲線特征的電池壽命診斷方法

在審

• 申請號: 202011356791.3
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112595986A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 魏學哲;張廣續;戴海峰;王學遠;陳思琦
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/396;G01R31/385;G01K13/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種基于差熱伏安曲線特征的電池壽命診斷方法，包括以下步驟：1)對待診斷的鋰離子電池進行充電或放電；2)在對鋰離子電池進行充電或放電的過程中同步測量電池電壓和電池溫度；3)根據測量得到的電池電壓和電池溫度數據獲取差熱伏安曲線；4)提取差熱伏安曲線的特征，并以此作為電池衰減程度的診斷依據；5)利用伏安特征曲線的特征對待診斷的鋰離子電池的衰減程度進行診斷。與現有技術相比，本發明具有不需要額外測試設備、適用于電池高倍率充電過程、簡單有效等優點。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其是涉及一種基于差熱伏安曲線特征的電池壽命診斷方法。

背景技術

鋰離子電池由于其高能量密度和功率密度，廣泛應用于電動汽車，然而長期運行和極端環境溫度會導致電池內阻增加，容量衰減，其中兩個主要的原因就是固體電解質界面增長和負極處析鋰，電池的降解會影響整個系統或者設備的性能，因此需要能夠準確的對電池的壽命進行診斷。

傳統的非侵入性的電池壽命診斷方法，如電化學阻抗譜和慢速的循環伏安法，只可在電池單體層面進行，不適合在實際的運行中進行診斷，例如慢速的循環伏安法需要在使用過程中保持恒定的電壓變化率；電化學阻抗譜測量需要復雜的運行程序以及額外增設的硬件；容量增量法需要在極低的電流倍率下對電池壽命進行診斷是最好的，但是這在實際運行中是不可能的。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于差熱伏安曲線特征的電池壽命診斷方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于差熱伏安曲線特征的電池壽命診斷方法，包括以下步驟：

1)對待診斷的鋰離子電池進行充電或放電；

2)在對鋰離子電池進行充電或放電的過程中同步測量電池電壓和電池溫度；

3)根據測量得到的電池電壓和電池溫度數據獲取差熱伏安曲線；

4)提取差熱伏安曲線的特征，并以此作為電池衰減程度的診斷特征；

5)利用伏安特征曲線的特征對待診斷的鋰離子電池的衰減程度進行診斷。

所述的步驟1)中，對待診斷的鋰離子電池進行恒流充電或恒流放電。

所述的步驟3)中，對電池電壓和電池溫度數據進行差分計算獲取差熱伏安曲線。

所述的步驟3)中，差熱伏安曲線以電池電壓為橫坐標，以差熱伏安為縱坐標。

所述的差熱伏安η的表達式為：

其中，ΔT為溫度差，ΔV為電壓差。

所述的步驟4)中，差熱伏安曲線的特征包括峰值位置、峰值高度、峰值之間距離以及峰值與谷值的高度差。

所述的步驟5)中，對電池衰減程度診斷的方法具體為：

通過對比待檢測的老化鋰離子電池的特征與新鋰離子電池的特征之間的差異，進行衰減程度的診斷。

待檢測的老化鋰離子電池與新鋰離子電池之間的特征差異包括峰值位置的偏移量、峰值高度的偏移量、相鄰峰值之間的距離、峰值與谷值之間的電壓差以及峰值與谷值之間的高度差。

所述的峰值位置的偏移量、峰值高度的偏移量、相鄰峰值之間的距離、峰值與谷值之間的電壓差以及峰值與谷值之間的高度差與電池衰減程度之間均呈線性關系。

各待檢測的老化鋰離子電池與新鋰離子電池之間的特征差異采用的優先級順序為：

峰值位置的偏移量、峰值與谷值之間的電壓差、相鄰峰值之間的距離、峰值與谷值之間的高度差、峰值高度的偏移量。