[发明专利]一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池健康状态估计方法

权利要求书

1.一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池健康状态估计方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)构建锂离子电池等效电路模型；

(2)测定100％荷电状态(SOC)下新锂离子电池的电化学阻抗谱；

(3)根据步骤(2)中所测得的电化学阻抗谱对步骤(1)中的所述等效电路模型中各电器元件进行参数辨识，得到新锂离子电池的欧姆内阻R_new；

(4)测定不同充放电循环次数下100％SOC锂离子电池的电化学阻抗谱和锂离子电池循环容量值C；

(5)根据步骤(4)测得的电化学阻抗谱，对步骤(1)中的所述等效电路模型中各电器元件进行参数辨识，得到不同循环次数下锂离子电池的欧姆内阻R；

(6)计算x＝R-R_new值；

(7)以x为横坐标，以我国相关国家标准中锂离子电池的健康状态SOH为纵坐标作图，得到锂离子电池的健康状态估算公式：SOH＝ax+b；其中，不同的电池体系，系数a和b值会有不同，能够根据图得到具体的a，b值；

(8)测定待测状态下100％SOC锂离子电池的电化学阻抗谱；

(9)根据步骤(8)测得的电化学阻抗谱，对步骤(1)中的所述等效电路模型中各电器元件进行参数辨识，得到待测状态下锂离子电池的欧姆内阻R；

(10)根据步骤(6)计算得到锂离子电池在待测状态下的x值，根据步骤(7)的公式估算待测状态下锂离子电池的健康状态，即SOH。

2.根据权利要求1所述的基于电化学阻抗谱的锂离子电池健康状态估计方法，其特征在于：所述锂离子电池等效电路模型包括串联设置的超高频区域、高频区域、中高频区域、中频区域、低频区域和极低频区域6个部分；

其中：

超高频区域，测量电线连接造成的电感，在等效电路图中用一个电感元件L来模拟；

高频区域，与锂离子和电子通过电解液、多孔隔膜、导线、活性材料颗粒输运有关的欧姆电阻，在EIS谱上表现为一个点，用一个电阻元件R_s进行模拟；

中高频区域，与锂离子通过活性材料颗粒表面绝缘层的扩散迁移有关的一个半圆，用一个电容C₁和一个电阻R₁并联电路来模拟；

中频区域，与电荷传递过程相关的一个半圆，用一个常相位角原件CPE和一个电阻R₂并联电路来模拟；

低频区域，与锂离子在活性材料颗粒内部的固体扩散过程相关的一条斜线，用韦伯阻抗元件W来模拟；

极低频区域，与活性材料颗粒晶体结构的改变或新相的生成相关的一个半圆以及锂离子在活性材料中的累积和消耗相关的一条垂线组成，用C_int来模拟。

3.根据权利要求2所述的基于电化学阻抗谱的锂离子电池健康状态估计方法，其特征在于：步骤(3)中进行参数识别得到的R_s值为新锂离子电池的欧姆内阻R_new值；步骤(5)和步骤(9)中进行参数识别得到的R_s值为使用后锂离子电池的欧姆内阻R值。

4.根据权利要求3所述的基于电化学阻抗谱的锂离子电池健康状态估计方法，其特征在于：步骤(2)、步骤(4)和步骤(8)中的测定均是在环境温度为25℃的条件下完成的。

5.根据权利要求4所述的基于电化学阻抗谱的锂离子电池健康状态估计方法，其特征在于：步骤(7)的我国相关国家标准中，通常规定当锂离子电池的容量衰减到起始容量C_new的80％即为寿命终了，也就是健康状态为0％；因此，锂离子电池在循环容量为C时的健康状态SOH定义为：

计算得到的值即为纵坐标。

6.根据权利要求5所述的基于电化学阻抗谱的锂离子电池健康状态估计方法，其特征在于：步骤(7)中，对于正极为镍钴锰NMC532三元材料，负极为石墨的电池体系，a＝-6.67，b＝88.33。