[发明专利]一种基于低温环境测量的电池寿命诊断方法

说明书

本发明涉及一种基于低温环境测量的电池寿命诊断方法，用以获得待检测锂离子电池的衰减程度，包括以下步骤：1)对锂离子电池进行降温；2)对锂离子电池进行电化学阻抗谱测试；3)获取电池电化学阻抗谱；4)利用弛豫时间分布对电池电化学阻抗谱进行计算，获取界面极化过程的时间常数的极化分布图；5)根据界面极化过程的时间常数的极化分布图，根据中心时间常数对应识别出电池内部四种界面极化过程；6)获取每个界面极化过程的界面电阻；7)根据界面电阻获取该锂离子电池阴极和阳极各界面极化过程的衰减程度，完成电池寿命诊断。与现有技术相比，本发明利用低温测量对电池内部反应过程进行放大，能够独立识别出电池阳极和阴极的衰减程度。

技术领域

本发明涉及电池寿命诊断技术领域，尤其是涉及一种基于低温环境测量的电池寿命诊断方法。

背景技术

当前，大规模的可再生能源发展以及对交通工具电气化需求的增加使得对储能系统的需求快速增长，锂离子电池由于具有高功率、高能量密度以及循环使用寿命长等优点，被广泛应用于储能系统，尤其是已经成为电动汽车的核心组件，对于锂离子电池使用寿命的估计和预测对于保证系统的正常运行以及避免因电池寿命衰减导致一些不必要的事故的发生具有重要的意义。

为了确保锂离子电池的效率和可靠性，非侵入式的评估方法是必需的，研究表明，当前车用锂离子电池在低温下具有内部反应过程变缓，扩散变慢等特点，外在的表现具有低温下电池阻抗变大，易于辨识的特点，电化学阻抗谱作为一种有效地电池阻抗测量技术，其蕴含着丰富的信息，已经被证明是表征电化学系统非常有前途的工具，现有研究证明弛豫时间分布在频域中具有很高的分辨率，能够用于锂离子电池的诊断和评估，但是，在锂离子电池(全电池)中，存在一些界面过程相互重叠的情况，这就给非侵入性识别带来困难。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于低温环境测量的电池寿命诊断方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于低温环境测量的电池寿命诊断方法，用以获得待检测锂离子电池的衰减程度，包括以下步骤：

1)对锂离子电池进行降温；

2)对锂离子电池进行电化学阻抗谱测试；

3)获取电池电化学阻抗谱；

4)利用弛豫时间分布对电池电化学阻抗谱进行计算，获取界面极化过程的时间常数的极化分布图；

5)根据界面极化过程的时间常数的极化分布图，根据中心时间常数对应识别出电池内部四种界面极化过程；

6)获取每个界面极化过程的界面电阻；

7)根据界面电阻获取该锂离子电池阴极和阳极各界面极化过程的衰减程度，完成电池寿命诊断。

所述的步骤1)中，锂离子电池降温的温度不高于5℃。

所述的步骤2)中，电化学阻抗谱测试具体为：

对锂离子电池施加交流激励，在全频范围内进行电化学阻抗谱测试。

所述的步骤4)中，利用弛豫时间分布对电池电化学阻抗谱进行计算具体为：

将描述锂离子电池的RQ并联电路的极化分布分为N个RC并联电路的极化分布之和，则有：

其中，γ(τ)为时间常数的极化分布，δ(τ)为狄拉克函数表达式，R_c,n为第n个极化分布的高度，τ_n为第n个极化分布的中心时间常数，且n的取值为1、2、3、4。

每个极化分布的中心时间常数对应一种界面极化过程的RC并行单元。