[發明專利]基于電化學阻抗譜的退役鋰離子電池快速分選重組方法

有效

• 申請號: 202110849887.1
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113484787B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 來鑫;陳權威;鄧聰;鄭岳久;周龍
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01N27/02
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供一種基于電化學阻抗譜的退役鋰離子電池快速分選重組方法，用于對退役鋰離子電池進行快速分選重組，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1，對退役鋰離子電池進行電化學阻抗譜測試與弛豫時間分布分析，從得到的電化學阻抗譜奈奎斯特圖阻抗曲線與橫軸的交點計算出退役鋰離子電池的歐姆內阻R_O；步驟S2，基于預先訓練好的黑箱模型以及弛豫時間分布數據，對退役鋰離子電池進行電池容量的快速估計；步驟S3，基于弛豫時間分布數據提取退役鋰離子電池阻抗特征信息，并將該信息與預估電池容量以及歐姆內阻R_O作為一個六維度的重組判據輸入至高斯混合模型；步驟S4，高斯混合模型對退役鋰離子電池進行軟聚類重組完成分選重組。

技術領域

本發明屬于電池分選重組技術領域，涉及一種基于電化學阻抗譜的退役鋰離子電池快速分選重組方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有能量密度高、壽命長、環境友好等優點，目前作為動力源在新能源汽車中得到廣泛應用。然而，在電動汽車上使用幾年后，鋰離子電池必須更換，以避免安全問題和因容量下降而減少里程。在接下來的幾年，我國的退役鋰離子電池將會大幅度上升，電池制造商和地方政府將面臨巨大的回收和處置壓力。由于退役鋰離子電池一致性差，不能直接進行梯次利用。因此，在對退役鋰離子電池進行梯次利用之前需要先將電池進行分選重組。

相關研究表明，退役鋰離子電池的容量和內阻是兩個最基本的分選重組指標。獲得這些參數指標的傳統方法主要采用標準容量測試，通過對電池進行充放電來實現高精度、高可靠性的數據采集。然而，這是一個耗時且浪費電能的過程，會使大規模電池分選變得困難。在現有的一些研究方法中，對退役鋰離子電池進行容量估計和篩選需要一些特殊的測試設備，涉及復雜的測試過程和較長的測試時間，經濟性差，效率低，從而很難對大規模的退役鋰離子電池進行分選重組。

發明內容

為解決上述問題，提供一種高效率、低成本的退役鋰離子電池分選重組方法，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了一種基于電化學阻抗譜的退役鋰離子電池快速分選重組方法，用于對退役鋰離子電池進行快速分選重組，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1，對退役鋰離子電池進行電化學阻抗譜測試與弛豫時間分布分析，得出對應的電化學阻抗譜奈奎斯特圖阻抗曲線以及對應的弛豫時間分布數據，然后從電化學阻抗譜奈奎斯特圖阻抗曲線與橫軸的交點計算出退役鋰離子電池的歐姆內阻R_O；步驟S2，基于預先訓練好的黑箱模型以及弛豫時間分布數據，對退役鋰離子電池進行快速容量估計從而得出退役鋰離子電池的預估電池容量；步驟S3，基于弛豫時間分布數據提取退役鋰離子電池的接觸阻抗R_c、SEI膜阻抗R_SEI、電荷交換阻抗R_ct以及鋰離子擴散阻抗R_d的特征信息，并且將該特征信息與預估電池容量以及歐姆內阻R_O作為一個六維度的重組判據輸入至高斯混合模型；步驟S4，高斯混合模型對退役鋰離子電池進行軟聚類重組得到最終軟聚類結果，并完成分選重組。

本發明提供的一種基于電化學阻抗譜的退役鋰離子電池快速分選重組方法，還可以具有這樣的技術特征，其中，電化學阻抗譜測試的物理條件為溫度25℃，施加擾動電壓為0.01V，測試頻率范圍為0.01Hz至1000Hz。

本發明提供的一種基于電化學阻抗譜的退役鋰離子電池快速分選重組方法，還可以具有這樣的技術特征，其中，在進行弛豫時間分布分析時，調整各老化電池的SOC至20％SOC進行10分鐘的電化學阻抗譜測試，并對測得的電化學阻抗譜進行弛豫時間分布分析。

本發明提供的一種基于電化學阻抗譜的退役鋰離子電池快速分選重組方法，還可以具有這樣的技術特征，其中，黑箱模型基于訓練好的BPNN網絡構建，該BPNN網絡包括輸入層、隱藏層、輸出層，預先訓練的步驟如下：步驟S2-1，隨機選擇少量電池進行測試和弛豫時間分布分析得到對應的電池標準容量以及弛豫時間分布數據作為BPNN網絡的輸入變量和樣本數據，并對輸入變量和樣本數據進行歸一化處理，公式為：