[发明专利]一种液态金属电池充电方法及系统

说明书

本发明公开了一种液态金属电池充电方法及系统。属于液态金属电池应用技术领域。液态金属电池充电方法包括：采用欧姆定律获取液态金属电池的直流内阻随荷电状态变化的曲线；利用有序样品聚类法对直流内阻随荷电状态变化的曲线进行最优分割，获取直流内阻序列；基于直流内阻序列，利用遗传算法获取使充电能量损耗最小的最优充电电流序列；采用最优充电电流序列对液态金属电池充电。本发明利用有序样品聚类法对内阻进行最优分割，使得段内内阻差异最小，段间内阻差异最大；利用遗传算法能够快速收敛到最优充电电流序列附近，以最优充电电流序列对液态金属电池进行充电，可以减小充电过程中的能量损耗，提高充电效率。

技术领域

本发明属于液态金属电池应用技术领域，更具体地，涉及一种液态金属电池充电方法及系统。

背景技术

液态金属电池是一种新型高温储能电池，在工作温度(300℃～700℃)下，其正负极材料和电解质均为液态，三者密度不同且互不相溶，自动分为三层。这种全液态结构使液态金属电池具有传质速度快、效率高、性能稳定、寿命长、结构简单和易于放大等特点，为大规模储能提供了新的选择。

充电技术是电池应用过程中的一个关键问题，好的充电方法需要综合考虑安全性、高效性和便捷性等多方面因素。目前液态金属电池的充电方法为传统的恒流恒压充电方法，即先在恒流充电模式下充电，当电池端电压达到上限截止电压后切换到恒压充电模式，当充电电流减小到下限截止电流后结束充电。该充电方法在操作上简单易行，但不能很好地实现充电效率和充电时间之间的平衡，其主要表现在以下两个方面：当以小倍率电流充电时，充电过程中的能量损耗小，能量效率高，但充电时间较长；当以大倍率电流充电时，充电时间短，但充电过程中的能量损耗大，会在一定程度上减小电池的循环寿命，甚至引发安全性问题。

中国发明专利CN109167113A说明书中公开了一种锂离子电池充电优化方法，该方法建立了基于等效电路模型的电池充电策略多系统优化模型，并通过基于遗传算法的多系统优化方法求解最优充电方案。该方法考虑了电学子系统和热学子系统，但双系统耦合模型的建立和求解过程较为复杂，且实际充电效果的好坏直接取决于所建立的模型是否精确，若所建立的模型不能很好地反映实际电池的充电特性，则很难达到令人满意的效果。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种液态金属电池充电方法及系统，旨在解决现有的液态金属电池充电方法无法兼顾充电时间和充电能量损耗的技术问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种液态金属电池充电方法，包括以下步骤：

(1)采用欧姆定律获取液态金属电池的直流内阻随荷电状态变化的曲线；

(2)利用有序样品聚类法对直流内阻随荷电状态变化的曲线进行最优分割，获取直流内阻序列；

(3)基于直流内阻序列，利用遗传算法，获取使充电能量损耗最小的最优充电电流序列；

(4)采用最优充电电流序列对液态金属电池充电。

优选地，步骤(1)具体为：

(1.1)采用静置法获取液态金属电池在不同荷电状态下的开路电压；

(1.2)基于不同荷电状态下液态金属电池的端电压、开路电压和电流，利用欧姆定律，获取液态金属电池的直流内阻随荷电状态变化的曲线。

优选地，步骤(2)具体包括：

在直流内阻随荷电状态变化的曲线上均匀采样n个直流内阻；

利用公式和对直流内阻随荷电状态变化的曲线进行最优分割，获取直流内阻序列；