[发明专利]一种评价退役磷酸铁锂电池寿命衰减性能的方法

说明书

本申请涉及一种评价退役磷酸铁锂电池寿命衰减性能的方法，通过先确定与电池循环寿命变化相关的电化学阻抗谱特征频点、依据电化学阻抗谱特征频点变化特性，判断电池循环寿命衰减行为为正常衰减或加速衰减等方法步骤，实现退役电池寿命衰减行为的判定。即所述欧姆电阻、电化学反应电阻和扩散电阻为退役电池寿命衰减过程对应阻抗的特征频点，进而依据所述电化学等效电路阻抗特征频点变化特点对电池循环寿命衰减行为作出判断。本发明涉及的利用电化学阻抗特征频点判断退役磷酸铁锂电池寿命衰减行为的方法，通过不同循环性能条件下电化学阻抗谱特征的分析，对循环寿命衰减行为(正常衰减或者加速时间)作出判断，为电池安全可靠运行提供重要的技术手段。

技术领域

本申请属于锂电池技术领域，尤其是涉及一种评价退役磷酸铁锂电池寿命衰减性能的方法。

背景技术

近年来随着锂离子电池在电动汽车和智能电网中的应用，具有超长循环寿命的锂离子电池逐渐成为了电池中的研究重点。磷酸铁锂(LiFePO₄，LFP)材料作为一种具有超长的循环寿命、优异的倍率循环性能和良好的安全性的正极材料，近年来在退役领域大规模应用。大规模应用前仍需详细研究电池的循环性能、电压/容量衰减速率、适用温度等相关方面才能更好设计和使用，因此研究LFP基锂离子电池衰退机制和模型是有重大意义的。

近年来锂离子电池寿命衰减模型已经广泛应用在工业领域，并演化出多种针对不同款商用锂离子电池的衰减模型。相关文献进行了总结报道。包括：(1)王芳，樊彬，刘仕强，等.车用动力电池循环寿命衰减的测试与拟合[J].汽车安全与节能学报,2012,(1):71-76。(2)吴赟，蒋新华，解晶莹.锂离子电池循环寿命快速衰减的原因[J].电池,2009,(4):206-207。(3)唐致远，阮艳莉.锂离子电池容量衰减机理的研究进展[J].化学进展,2005,(1):1-7。

无论是不同高温的加速条件下电池特性衰减还是不同大电流高倍率下的电池特性衰减，其本质都是电池内部材料在发生氧化还原时发生了不可逆变化，导致化学平衡不断向性能衰减的方向移动。从理论上来说，外部不同的动力学条件，造成的电池外特性容量、能量、容量保持率等参数的变化，从电池内特性上都能找到相应的依据，通常表现为电池材料的结构发生变化，电极表面的形貌发生变化，电池隔膜孔径和孔隙率发生改变，电解液发生分解等等。

但是，上述电池内特性的变化有些是不能进行量化的，只能进行定性的对比分析，而不能进行精确的计算，比如电池极片形貌的改变。因此寻找既能量化又能准确反映电池内部变化的参数，在电池动力条件与衰减特性之间建立耦合关联关系，具有重大的现实需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中对退役磷酸铁锂电池寿命衰减趋势预判精度及效率的不足，从而提供一种能够半定量且无损测试分析的退役磷酸铁锂电池寿命衰减性能评价方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种评价退役磷酸铁锂电池寿命衰减性能的方法，包括以下步骤：

S1：建立退役磷酸铁锂单体电池电化学反应阻抗等效电路；

S2：取一待测退役磷酸铁锂单体电池，对退役磷酸铁锂单体电池在不同循环条件下进行充放电循环测试，根据测算结果和电化学反应阻抗等效电路得到确立阻抗谱模型及电化学反应阻抗谱图；

S3：解析电化学反应阻抗谱图，确定与电池寿命变化相关的电化学反应阻抗谱特征频点；

S4：建立不同循环条件下电池的循环曲线，依据电化学反应阻抗谱特征频点变化特性，判断电池循环寿命衰减行为为正常衰减或加速衰减。