基于单频阻抗的锂离子电池热失控分级预警

潜在的热失控风险,特别是过充电,可能会引发锂离子电池的安全事故。以电化学阻抗谱(EIS)为基础,采用单频阻抗X_1Hz和X_400Hz实现电池内部阻抗的实时检测。在不同充电倍率、环境温度和健康状态下进行验证,特征阻抗表现出很好的稳定性。基于X_1Hz和X_400Hz的单频阻抗,提出一种热失控安全分级预警方法,并验证该方法的可靠性。该方法的最后一级预警可在热失控前5 min以上发出安全预警。     

商业化锂离子电池的阻抗谱研究

交流阻抗谱技术在电化学能源领域获得广泛应用，包括研究电极过程动力学，腐蚀特征，电沉积现象。详细研究了不同荷电态时商业化锂离子电池的阻抗谱。分析了等效电路参数与荷电态的关系。     

基于电化学阻抗谱的锂离子电池内部温度监测方法综述

温度是锂离子电池状态监测的关键监测量,在电池的寿命预测、热失控预警和热管理决策等方面有着十分重要的作用。为此,从锂离子电池的内部温度监测(internal temperature monitoring, ITM)方法、温敏电参数和基于电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy, EIS)的在线ITM方法3个方面对相关研究进行整理和分析。首先,介绍3种锂离子电池ITM方法,即温度传感器、电池热模型和EIS;然后,总结现有EIS温敏电参数的5种基本特性,并从7个维度对基于EIS的在线ITM方法进行分析。最后,综合现有研究,指出基于EIS的在线ITM方法面临的挑战和未来发展趋势。     

弛豫时间分布函数应用于电化学阻抗谱分析

电化学阻抗谱作为一种现代测试手段,对测试和提高锂离子电池的性能提供了便利.由于电化学阻抗谱无法直观地反映电池内部的结构以及电化学过程,且常用的等效电路模型方法在分析电化学阻抗谱上存在一定的局限性,因此引入了弛豫时间分布函数方法用于分离和量化电池内部的电化学过程.构建了一套完整的用弛豫时间分布函数方法分析锂离子电池的电化学阻抗谱的流程,并成功应用于磷酸铁锂原型电池的电化学阻抗谱分析中.     

基于特征频率阻抗的锂离子电池健康状态评估

随着锂电池的广泛使用,快速准确的估计锂电池健康状态对于电池安全管理十分重要。为准确估计锂电池健康状态,为电池管理系统提供策略,该文在电池正常工作温度范围内对不同荷电状态、不同健康状态的锂电池进行电化学阻抗谱测试,并对锂电池电化学阻抗谱的弛豫时间分布进行分析,筛选出可有效表征锂电池健康状态的特征频率,建立包含温度影响的锂电池健康状态估计模型,提出基于电化学阻抗谱的锂电池健康状态估计方法。实验结果表明,处于低频区的极化过程S1与S2不受锂电池荷电状态的影响。在不同温度下,极化过程S1与S2受电池健康状态的影响较为显著,可以有效表征电池健康状态。该文建立的电池健康状态估计模型可以将健康状态估计误差控制在2.5%以内。弛豫时间分布方法可以实现锂电池特征频率的筛选,且电化学阻抗谱可用于电池健康状态估计,提升电池安全水平。     

锂离子电池在不同倍率循环的阻抗特性研究

研究了高镍-石墨体系锂离子电池在25℃,4种循环倍率(0.5 C,1 C,2 C,阶梯充)下的循环性能及直流内阻,并采用EIS对电池不同健康状态进行研究,辨识电池循环过程中的阻抗变化规律.研究表明,电池在0.5 C循环时寿命衰减最快,阶梯充电的寿命和内阻性能最好.EIS分析表明,电池前600次循环,电荷转移阻抗减小,然后随着循环的进行,电池电荷转移阻抗及总阻抗都持续增大.     

电化学阻抗技术在锂离子电池研究中的应用

电化学阻抗技术是一种应用广泛的电化学分析技术,其在锂离子电池及材料研究中占据越来越重要的地位.综述了交流阻抗技术在锂离子电池及材料研究中的应用进展,包括正、负极材料电化学储锂性能及储锂机理、电解质导电性能及其机理、电解质与电极材料间的界面反应、锂离子的界面传导、电池材料失活机理、全电池性能衰减原因及预测等,并展望了交流...     

基于电化学阻抗谱的锂离子电池过放电诱发内短路的检测方法

锂离子电池内短路(ISC)是电池发生热失控的主要原因,电池内短路尤其是过放电导致的内短路初期产热不明显,电压变化小,很难通过常规的观察电、热特征的方法对其进行检测。随着电池内短路的演化,电池内部结构逐渐发生改变,这些电池内部的变化可以在对电池具有良好表征性的电化学阻抗谱中得到体现。该文分别对不同荷电状态(SOC)、不同温度和不同内短路程度的电池进行电化学阻抗谱的测量和研究,筛选检测电池内短路所需的特征参数。结果表明,电池电化学阻抗谱的欧姆电阻R_o基本不受电池温度(25～45℃)、SOC的影响,但是对电池内短路程度较为敏感。为便于检测,该文选择电化学阻抗谱中参数特性和大小都基本和欧姆电阻一致的1 000 Hz频率阻抗的实部作为特征参数,通过监测电池循环过程中特征参数变化趋势来判断电池是否发生内短路。经实验验证,监测1 000 Hz频率阻抗实部值变化的方法可有效检测出电池过放电诱发的内短路,该方法不影响电池的正常循环使用,限制条件少且准确性高。     

尖晶石LiCoxMn2-xO4的电化学阻抗谱分析

用溶胶-凝胶法合成尖晶石LiCoxMn2-xO4(x=0.1、0.2、0.3和0.4)。随着Co掺杂量x的提高,样品的首次比容量降低,循环性能提高。LiCo0.1Mn1.9O4的电化学阻抗谱(EIS)高频区域拉长压扁的半圆由两个半圆重叠而成,分别归属于Li+通过SEI膜的迁移和LiMn2O4的电子电导率。在首次充放电过程中,3.95~3.70 V时SEI膜的阻抗增大,可能是Li+嵌入时颗粒膨胀导致晶体畸变所致;随着电极电位升高,电子传输电阻Re总体减小,电荷传递电阻Rct先减小,后增大。     

基于小波复合模型的锂电池阻抗特性研究

储能系统是实现智能电网能量双向流动的重要支撑条件,而大规模成组技术是大规模锂电池储能系统的发展瓶颈。针对锂电池放电时电压特性,将小波分析理论与锂电池等效电路模型相结合,并对SOC(State Of Charge,电池剩余容量)、电池内阻、放电时间之间的三维关系开展了研究,得出电池内阻随放电时间和SOC的变化在不同阶段有不同的变化趋势的结论,提出了电池管理系统中的单体电池切除的理论判断依据,预计对SOC的精确估计有较大的借鉴意义。     

基于扰动观测器的锂电池荷电状态估算方法

基于电池模型的荷电状态(SOC)估算方法,模型参数的误差会直接影响估算结果.根据扰动观测器原理,建立了锂电池电压扰动观测器模型,与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法相结合,设计了具有电池电压扰动补偿功能的锂电池SOC估算方法.由电压扰动观测器得到的补偿电压变量,可实时修正数学模型中的电池状态变量偏差对SOC估算的影响.仿真结果表明当电池数学模型存在滞后电压等动态响应误差时,该方法在充放电过程中SOC估算精度要优于常规EKF估算方法.     

基于RLS法的锂离子电池离线参数辨识

提出一种基于递推型最小二乘法(RLS)算法改进的离线参数识别方法,采用RLS法作为离线参数辨识的初值,以解决离线辨识初值选择的限制,并能保证辨识结果的精度。采用RLS算法辨识参数,获取模型参数,仿真电压和实验电压最大误差达100 m V,但耗时仅120 s。采用Simscape模型的离线参数辨识方法,最大误差58 m V,耗时1. 8 h;利用RLS算法获取初值,用离线参数辨识方法,最大误差为31 m V,平均误差15 m V,耗时0. 5 h。辨识精度与辨识速度都有明显的提升。     

基于改进鲸鱼优化算法的锂离子电池充电方法

多阶恒流充电策略大多采用全局优化算法寻找各段电流,但目标函数的权重系数设置和求解稳定性存在不足,导致充电电流序列不能更好地满足要求.将目标函数设置为充电时间和能量损耗的加权形式,通过模糊逻辑推导得出加权因子的最佳调节规则,指导鲸鱼优化算法(WOA)的搜索路径,引入非线性收敛因子和多样性变异操作,提高寻优能力,得到分段优化充电电流.优化充电比1.0 C恒流充电的平均温升低0.35℃,即电池内阻消耗的能量更少;与传统五阶充电相比,充电时间缩短12％,能量损耗减少2.7％以上.     

基于内阻-容量关系分析锂离子电池的老化

采用正交实验法研究恒流恒压充放电工况下,恒流充电电流(i_1)、充电截止电压(U_1)、环境温度(θ)、恒压充电时间(t1)、放电截止电压(U_2)、恒流放电电流(i_2)和恒压放电时间(t2)等7种因素对锂离子电池老化速率的影响程度:i_1U_1θ≈t2U_2i_2t1。提出一种基于内阻-容量关系区分电池老化模式的方法,并利用微分容量分析(DVA)研究电池的老化机理,结合老化模式和老化速率关系,得出i_1、U_1和θ是电池老化的主因。构造可预测老化模式的三维空间(i_1,U_1,θ),利用9组实验验证了适用性。     

无迹卡尔曼滤波法估计锂离子电池的SOC

通过电池脉冲放电实验,得到脉冲放电曲线,对曲线回弹段进行二阶指数拟合,结合电压零输入响应,离线辨识锂离子电池二阶RC等效电路模型的参数.为避免非线性函数线性化处理出现的误差,提高算法精度,采用无迹卡尔曼滤波(UKF)估计荷电状态(SOC).与扩展卡尔曼滤波(EKF)和安时积分法估计相比,UKF的估计误差在1％以内,精度...     

基于DFT的蓄电池内部阻抗测量方法

基于离散傅里叶变换(DFT),提出一种准确测量蓄电池内部阻抗的方法.对比现有的测量方法,其主要特点是:(1)不需要交流信号发生器,只需对被测蓄电池进行短时、周期性、小电流放电;(2):不需要测量激励电流与响应电压之间的相位差.实验结果表明:其测量结果的可重复性在±1%以内.完全满足实际需求.     

基于微小卫星平台对锂离子电池的在轨管理

在微小卫星平台上,用一种简单、可靠、高效的拓扑电路实现对锂离子电池的控制已经是当今微小卫星小型化和成熟化的趋势。对锂离子电池的管理与控制主要包括防止电池过充电的分流电路,防止电池过放电的过放保护电路以及保证电池性能一致性的均衡电路。综述了目前已成功应用在轨的锂离子电池的管理策略。     

2008年锂离子电池市场分析

通过分析2008年各锂离子电池供货公司的实际业绩及用户的情况,论述了锂离子电池安全性的突发事件及原材料价格变动对市场供应双方带来的影响,概述了2008年锂离子电池市场整体的发展动态,预测了锂离子电池市场的发展方向。     

基于DFRA的蓄电池阻抗测量

蓄电池阻抗测量是蓄电池性能检测的主要方法,目前蓄电池阻抗测量多以交流阻抗法为主,但这种方法在实际操作中对硬件的精度要求较高,而且设备价格比较昂贵.在这里介绍了DFRA技术,并阐述了这种技术在蓄电池阻抗测量中的原理及应用.并通过LabVIEW平台,在交流阻抗法的基础上,运用1种新的阻抗算法,来计算蓄电池阻抗,并以10 H...