[发明专利]一种原位测定锂离子电池正负极不可逆能量的方法

说明书

本发明公开了一种原位测定锂离子电池正负极不可逆能量的方法，包括第一步，采用相等的小电流对电池进行充放电，分别记录电池电压，正极电压与负极电压；第二步，利用小电流充放电的电压数据计算平衡状态下的电池电压，正极电压与负极电压；第三步，采用正常工作电流对电池进行充放电，分别记录电池电压，正极电压与负极电压；第四步，根据需要，对选定的SOC区间采用特定的方法进行不可逆能量的计算。本发明公开的方法可以区分正负极各自的不可逆能量，为能量效率的提高提供改进方向；本发明公开的方法还可以对不同SOC区间的不可逆能量进行计算，为优化电池运行区间与模拟计算提供依据。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种原位测定锂离子电池正负极不可逆能量的方法。

背景技术

随着锂离子电池技术的不断成熟，电池储能系统越来越多地采用锂离子电池。与消费电子或电动汽车领域不同，电力储能系统对于单次充放电的能量效率要求更高。所谓储能效率，是指储能系统单次充放电过程中，放电能量与充电能量的比值。一方面，较高的能量效率意味着较低的能量损耗，具有更高的经济效益与社会效益；另一方面，较高的能量效率也意味较高的稳定性与较低的发热量，这对于延长电力储能系统的寿命，降低全寿命周期的成本也是非常有益的。

由于消费电子与电动汽车多关注于放电容量和放电能量，目前对于能量效率的报道还比较少。在消费电子与电动汽车领域，与能量效率相关的是电池的发热情况。比如，中国专利CN106768489A在绝热的变压器油环境中对电池进行充放电，通过检测变压器油的温度来计算锂电池的发热功率。虽然电池的发热功率与能量损耗有一定关系，但由于电池中不可逆熵、体积功等因素的存在，发热只是电池能量损耗的一种方式，因此这种测量方法并不直接而准确。中国专利CN105510837A则采用冷凝剂使电池处于特定温度下，以充电能量减去放电能量作为发热量，进而计算电池的发热功率。但这种方法只能得到电池整个充放电过程中的平均发热功率，而得不到实时的发热功率。中国专利CN107450028A通过对全电池平衡电压及充放电实际电压的测定，计算得到全电池的实时发热功率。但这种方法不能区分发热的来源，对后续改进方向指导有限。

有鉴于此，确有必要提供一种新的方法，来原位测定锂离子电池充放电时正负极各自的不可逆能量，为电池开发和模拟计算提供依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位测定锂离子电池正负极不可逆能量的方法，具体步骤为：

第一步，选择电池，并使电池处于稳定状态；

第二步，用小电流对电池进行充电，分别记录充电正极电压V_cc，充电负极电压V_ac与充电电池电压V_c；

第三步，用与第二步中相等的小电流对电池进行放电，分别记录放电正极电压V_cd，放电负极电压V_ad与放电电池电压V_d；

第四步，对所述充电正极电压V_cc与放电正极电压V_cd，充电负极电压V_ac与放电负极电压V_ad，充电电池电压V_c与放电电池电压V_d分别求相同SOC状态下的平均值，记为V_c，V_a与V，作为正极、负极与电池在该SOC状态下的平衡电压；

第五步，以需要的工作电流对电池进行充电或放电，分别记录该工作状态充电或放电时的实际正极电压V_c’，实际负极电压V_a’与实际电池电压V’；

第六步，以五步中的实际电压与第四步中的平衡电压的差值作为过电位，以过电位对所对应的SOC区间容量进行积分，计算正极不可逆能量，负极不可逆能量和电池不可逆能量。

其中，所述第六步中不可逆能量计算方法为：