[发明专利]一种锂离子电池满电荷存储寿命评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池的存储寿命评估技术，具体涉及一种利用高温加速的锂离子电池满电荷存储寿命评价方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，锂离子电池作为新一代能源系统得到了广泛的应用。锂离子电池作为动力电源，相比传统油类动力电源具有高安全性，无污染等优点，使得锂电池极具车用电源应用前景，目前国内外已成功生产基于锂电池的纯电动汽车并已广泛销售。

然而，锂离子电池的寿命是限制其广泛应用的最大制约因素之一。通常，电池的寿命终点定义为其初始容量的80％。按国外提出锂离子电池作为电动汽车的动力电源要求，其使用寿命目标为使用15年，电池循环45000次以上后其容量仍保持在80％以上，并提出在1～2年内通过测试检测分析出电池的寿命，目前动力电池仍难以达到这一寿命水平。

通过高温加速的方法快速评价电池的寿命，对推动长寿命电池的研究具有极其关键的作用。针对电池在不同荷电状态下存储要求，目前国内外常用的电池存储寿命加速老化评价方法一般为经验法。经验法则建立在经验的基础上，提出在满足一定条件的基础上，电池的存储温度升高10℃，电池的容量衰减速率增加约一倍，这种方法可以简单的估计锂离子电池满电荷存储寿命，但是数据的可信度不高，存在精确度不高、评价时间长等缺点。因此，如何精确地估计锂离子电池满电荷存储寿命，已经成为锂离子电池被广泛推广应用时所急需解决的关键技术问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种寿命评价原理充分、高数据可信度和高精度、简单易行、易于实现、评价时间短、应用范围广，能够对锂离子电池的存储寿命的改善提供可靠的技术支撑的锂离子电池满电荷存储寿命评价方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种锂离子电池满电荷存储寿命评价方法，步骤包括：

1)根据待评价锂离子电池的存储最低温度和电解液分解温度确定存储温度范围，在存储温度范围内根据预设的温度间隔选取多个存储温度值T，将评价锂离子电池满电荷状态的电池样品在多个存储温度值T下存储指定的取样时间t，每一个存储温度值T下的每一种取样时间t作为一个取样点，每一个取样点对应至少一个电池样品，获取每一个取样点下电池样品的容量损失率Q生成实验数据；

2)建立式(1)所示容量衰减老化模型，在所述实验数据的基础上考虑实验误差，并利用式(1)所示容量衰减老化模型确定模型参数ρ的值；在确定模型参数ρ的值的基础上，利用origin软件的非线性曲线功能对式(1)所示容量衰减老化模型进行拟合，得到每一个存储温度值T下的模拟曲线和模型参数a的值；

式(1)中，Q表示电池样品的容量损失率，T表示存储温度值，t表示取样时间，a、ρ、A、B均为待求解的模型参数；

3)基于每一个存储温度值T下的模型参数a是否满足阿伦尼乌斯公式来判断存储温度范围的选择合理性，如果合理则确定实验数据中容量损失率Q、存储温度值T、取样时间t的误差范围并跳转执行步骤4)；如果不合理，则从实验数据舍去最高的一个存储温度值T的取样点数据，跳转执行步骤3)；

4)将实验数据中容量损失率Q、存储温度值T、取样时间t以及模型参数ρ的值代入式(2)所示方程式得到模型参数A、B的值，并利用Monte Carlo方法基于所述实验数据中容量损失率Q、存储温度值T、取样时间t的误差范围得出n组模型参数A、B的值，对n组模型参数A、B的值进行统计得出模型参数A、B的均值和标准差；

x＝(R^TR)^-1R^TQ (2)

式(2)中，R^T表示矩阵R的转置矩阵，矩阵Q的表达式如式(3)所示，矩阵R的表达式如式(4)所示，矩阵x的表达式如式(5)所示；

式(3)中，Q₁₁表示第一个存储温度值T₁₁下第一个取样时间t₁₁对应的容量损失率，Q_mn表示第m个存储温度值T_mn下第n个取样时间t_mn对应的容量损失率；