[发明专利]一种电动汽车用锂离子电池全气候日历寿命预测方法

说明书

本发明提供了一种电动汽车用锂离子电池全气候日历寿命预测方法，包括以下步骤：S1、建立包含有正负极副反应子模型的锂离子电池热‑电化学耦合仿真模型；S2、对锂离子电池进行不同条件下的搁置实验，将条件参数输入到S1中建立的仿真模型中；S3、测量步骤S2中进行搁置实验的电池性能，根据电池性能对模型参数进行调整和优化；S4、确定副反应的温度相关性；S5、运行计算机仿真模型，得到不同寿命阶段包括全气候影响的性能预测结果。本发明所述的电动汽车用锂离子电池全气候日历寿命预测方法可以预测电池在不同寿命阶段的倍率充放电性能、功率性能、温度性能，可以为BMS系统和热管理系统提供有用且必要的数据。

技术领域

本发明属于锂电池寿命预测技术领域，尤其是涉及一种电动汽车用锂离子电池全气候日历寿命预测方法。

背景技术

日历寿命是指电池在某参考温度下、开路状态达到寿命终止所需要的时间(暨电池在备用状态下的寿命)。

以锂离子电池作为储能元件的新能源汽车已经在全球范围内得到长足的发展。汽车作为一种一次性投入偏大、耐久性长的大件消费用品，要求最为动力源的锂离子动力电池具有相应的寿命。锂离子电池日历寿命是衡量电池性能的一项重要指标。由于锂离子电池的日历寿命时间跨度非常大，不能直接测试电池的日历寿命，一般需要在一定条件下进行加速老化，然后回推到常规条件下的日历寿命。并且由于电动汽车需要经历全年的气候变化，客观准确测试及评价锂离子电池在全气候条件下的日历寿命，对推动电动汽车行业的健康发展具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电动汽车用锂离子电池全气候日历寿命预测方法，以解决目前的锂离子电池日历寿命预测预测过程测试项单一，预测结果不准确的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电动汽车用锂离子电池全气候日历寿命预测方法，包括以下步骤：

S1、建立包含有正负极副反应子模型的锂离子电池热-电化学耦合仿真模型；

S2、对锂离子电池进行不同条件下的搁置实验，将条件参数输入到S1中建立的仿真模型中；

S3、测量步骤S2中进行搁置实验的电池性能，根据电池性能对模型参数进行调整和优化；

S4、确定副反应的温度相关性，将锂离子电池所在环境的气候参数输入到经验证的计算机模型中；

S5、运行计算机仿真模型，得到电池不同寿命阶段的充放电性能、功率性能、内阻数值、使用过程中的温度变化特性和日历寿命。

进一步的，所述步骤S1中，负极副反应子模型为电解液溶剂分子在锂离子电池负极上发生还原反应，反应方程式为：

Li_xC₆+yS＝Li_x-yC₆+yLiS

其中，Li_xC₆和Li_x-yC₆代表嵌锂态碳，S代表溶剂分子，LiS代表溶剂分子的还原产物。

当没有外电流时，子模型激活。

进一步的，负极副反应子模型中需要改变负极活性物理的嵌锂状态，具体方法如下：

将负极活性物质上的溶剂还原的反应速率在时间上的积分，得到相应的副反应物质的量，按照电池设计的负极材料的用量、负极材料的理论摩尔质量，将副反应物质的量转换为电池存储过程嵌锂状态的变化值△x,其中△x＝副反应物质的量/(负极材料的质量/负极材料的理论摩尔质量)，此时负极材料的嵌锂状态＝-△x，负极中嵌锂状态的减少，决定了电池在存储过程容量的衰减。

进一步的，所述步骤S1中，正极副反应子模型为电解液溶剂分子在锂离子电池正极表面发生氧化反应，反应方程式为：