[發明專利]一種鋰離子電池健康狀態的動態阻抗快速測量方法

在審

• 申請號: 202011390477.7
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112698230A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 方陳;王新東;王立帆;耿萌萌;時珊珊;張宇;徐琴;張開宇
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;北京科技大學;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明提供了一種鋰離子電池健康狀態的動態阻抗快速測量方法，涉及儲能技術領域，能夠實現車用鋰離子電池健康狀態的實時在線評估，大大縮短測量時間；該方法步驟包括：對電池1C恒流充電至第一截止電壓，再恒壓充電至0.02C；1C放電至第二截至電壓；重復充放電循環直至滿足循環次數；對電池進行容量標定，判斷是否滿足健康條件，若是進入下一步，否則重新充放電循環；對電池進行1C/1C的充放電程序，達到預設荷電狀態時進行動態阻抗檢測，獲得動態阻抗的譜圖；根據圖譜得到反映電池健康狀態的核心頻率段；將核心頻率段合成一個多頻譜波對鋰離子電池進行測試。本發明提供的技術方案適用于鋰離子電池測量的過程中。

【技術領域】

本發明涉及儲能技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池健康狀態的動態阻抗快速測量方法。

【背景技術】

在各類儲能電池中，鋰離子電池以其能量密度高、功率密度高、能量轉換效率高、循環壽命長、應用范圍廣、對環境友好等優勢，成為當前最具應用前景的電力系統儲能技術。鋰離子電池的健康狀態關系到鋰離子電池的剩余壽命以及使用安全，目前常規的電池檢測分析技術，往往是將電池的性能(容量、電壓、內阻等)與電池解剖后對電極的理化測試分析結果相結合起來進行關聯性研究。然而，動態阻抗檢測技術不僅測試條件簡單、時間短，而且能得到測試對象的電阻、阻抗、感抗等多種數據是一種無損測試手段。鋰離子電池在長期使用過程中必然會發生老化或劣化，甚至在非常規使用條件下(過充、過放等)，鋰離子電池會發生故障，這都會給人身財產安全帶來一定的隱患，為了防止電池安全事故的發生，必須在線準確的估計出電池的健康狀態。因此，用于鋰離子電池健康狀態估算的動態阻抗檢測技術這一涵蓋新能源、電動汽車和儲能技術等多個戰略新興技術領域的交叉研究方向正逐漸成為新的熱點。

常規的電化學交流阻抗譜測量一般是以某個恒電位或恒電流為激勵信號，施加小幅度正弦交流電壓或電流信號，測量電池反饋的交流電流或電壓信號，解析出不同頻率的相位角、幅值等，通過這些測量結果來表征評價電池。但是這種研究方式具有一定的局限性。首先，這是一種“靜態”的研究方式，其技術方案和成果不完全適用于電池的動態特性，而電池的使用是一個動態變化的充放電過程，電池內部的電解質濃度、溫度場、電勢均在發生著變化，相應的電池的動態特性也在時刻發生變化。其次，對于電池動態特性的把握是從應用的角度希望能夠更準確的認知電池的在線功能狀態，高效安全地的管理電池，保障電池的長期安全穩定運行，而“靜態”的研究方式不適合電池應用的現場，更偏重于基礎性研究，不適合電池現場的測量和使用。而動態阻抗檢測技術是指在鋰離子電池工作的情況下，對電池進行的阻抗測試。通過研究不同老化狀態以及不同故障的鋰離子電池動態阻抗的各種參數，尋找動態阻抗與鋰離子電池健康狀態的關聯關系。

但是，充放電過程中的鋰離子電池有兩個特點，一是鋰離子電池的荷電狀態一直在變化，阻抗譜的各個參數常常會有偏移，增加了篩選的難度；二是由于荷電狀態(SOC)的變化，電池兩端電壓也在不斷變化，這樣會影響阻抗測試的低頻部分，進而影響最終的檢測結果。所以，要求動態阻抗測試速度必須快。

因此，有必要研究一種鋰離子電池健康狀態的動態阻抗快速測量方法來應對現有技術的不足，以解決或減輕上述一個或多個問題。

【發明內容】

有鑒于此，本發明提供了一種鋰離子電池健康狀態的動態阻抗快速測量方法，能夠實現車用鋰離子電池健康狀態的實時在線評估，大大縮短測量時間。

一方面，本發明提供一種鋰離子電池健康狀態的動態阻抗快速測量方法，其特征在于，所述測量方法的步驟包括：

S1、對鋰離子電池進行1C恒流充電至第一截止電壓；再恒壓充電至0.02C，靜置；

S2、以1C速度進行放電至第二截至電壓；回到步驟S1進行充放電循環，直至滿足循環次數后進入下一步；

S3、按照國標對鋰離子電池進行容量標定，判斷是否滿足健康條件，若是進入下一步，否則回到步驟S1；