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

1、從電動汽車上退役下來的鋰離子動力電池（簡稱退役電池）仍具有高達80％的剩余容量，研究剩余容量的再利用技術對間接降低鋰動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)揮退役電池的價值，對其進行分選以及對具有利用價值的電池進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利用及回收領域的熱點課題之一。本文采用電化學檢測-計算機模擬聯(lián)合技術研究了電池在不同溫度、放電倍率和放電深度下的電化學行為;針對電池的剩余壽命，劣化失效程

2、度和荷電狀態(tài)進行分析和估計，建立了電池壽命預測模型、劣化失效的普適模型和荷電狀態(tài)估計模型，為確保退役電池安全、可靠地運行并保持在最佳工作狀態(tài)提供了理論指導。通過對上述內(nèi)容的深入研究，獲得了以下四個方面的研究結(jié)果:
　　(1)采用現(xiàn)代物理測試技術和電化學檢測手段對退役電池進行了安全性能檢測，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退役的18650型磷酸鐵鋰動力電池進行了分選。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，放電曲線一致性較好的退役電池作為研究對象。
　　(2)采用電化學檢測-計算機模擬聯(lián)合技術建立了退役電池的壽命預測模型，并提出了一種退役電池的壽命匹配檢測方法。電化學檢測結(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。當循環(huán)時間足夠長時，放電深度對退役電池壽命的衰減影響不大。計算機模擬結(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)0.527+cn cn為參數(shù)
　　以此為標準模型，采用匹配檢測技術可利用較少的容量保持率與循環(huán)次數(shù)的數(shù)據(jù)對，準確地預測出任意一顆同

5、規(guī)格退役電池當前所處的工況，以及在該工況時退役電池的剩余壽命。
　　(3)采用內(nèi)阻-交流阻抗聯(lián)合檢測技術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。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導致內(nèi)阻加快增長。三種因素對歐姆內(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)估計模型。交流阻抗測試結(jié)果表明:對退役電池進行全荷電態(tài)建模時，應同時考慮歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻對退役電池荷電狀態(tài)的影響。而對退役電池進行SOC=20～80％區(qū)間段建模時，主要考慮極化內(nèi)阻對荷電狀態(tài)的影響。SOC-OCV測試結(jié)果表明:退役電池的SOC-OCV