[发明专利]一种锂离子电池健康状态的动态阻抗快速测量方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池健康状态的动态阻抗快速测量方法，涉及储能技术领域，能够实现车用锂离子电池健康状态的实时在线评估，大大缩短测量时间；该方法步骤包括：对电池1C恒流充电至第一截止电压，再恒压充电至0.02C；1C放电至第二截至电压；重复充放电循环直至满足循环次数；对电池进行容量标定，判断是否满足健康条件，若是进入下一步，否则重新充放电循环；对电池进行1C/1C的充放电程序，达到预设荷电状态时进行动态阻抗检测，获得动态阻抗的谱图；根据图谱得到反映电池健康状态的核心频率段；将核心频率段合成一个多频谱波对锂离子电池进行测试。本发明提供的技术方案适用于锂离子电池测量的过程中。

【技术领域】

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种锂离子电池健康状态的动态阻抗快速测量方法。

【背景技术】

在各类储能电池中，锂离子电池以其能量密度高、功率密度高、能量转换效率高、循环寿命长、应用范围广、对环境友好等优势，成为当前最具应用前景的电力系统储能技术。锂离子电池的健康状态关系到锂离子电池的剩余寿命以及使用安全，目前常规的电池检测分析技术，往往是将电池的性能(容量、电压、内阻等)与电池解剖后对电极的理化测试分析结果相结合起来进行关联性研究。然而，动态阻抗检测技术不仅测试条件简单、时间短，而且能得到测试对象的电阻、阻抗、感抗等多种数据是一种无损测试手段。锂离子电池在长期使用过程中必然会发生老化或劣化，甚至在非常规使用条件下(过充、过放等)，锂离子电池会发生故障，这都会给人身财产安全带来一定的隐患，为了防止电池安全事故的发生，必须在线准确的估计出电池的健康状态。因此，用于锂离子电池健康状态估算的动态阻抗检测技术这一涵盖新能源、电动汽车和储能技术等多个战略新兴技术领域的交叉研究方向正逐渐成为新的热点。

常规的电化学交流阻抗谱测量一般是以某个恒电位或恒电流为激励信号，施加小幅度正弦交流电压或电流信号，测量电池反馈的交流电流或电压信号，解析出不同频率的相位角、幅值等，通过这些测量结果来表征评价电池。但是这种研究方式具有一定的局限性。首先，这是一种“静态”的研究方式，其技术方案和成果不完全适用于电池的动态特性，而电池的使用是一个动态变化的充放电过程，电池内部的电解质浓度、温度场、电势均在发生着变化，相应的电池的动态特性也在时刻发生变化。其次，对于电池动态特性的把握是从应用的角度希望能够更准确的认知电池的在线功能状态，高效安全地的管理电池，保障电池的长期安全稳定运行，而“静态”的研究方式不适合电池应用的现场，更偏重于基础性研究，不适合电池现场的测量和使用。而动态阻抗检测技术是指在锂离子电池工作的情况下，对电池进行的阻抗测试。通过研究不同老化状态以及不同故障的锂离子电池动态阻抗的各种参数，寻找动态阻抗与锂离子电池健康状态的关联关系。

但是，充放电过程中的锂离子电池有两个特点，一是锂离子电池的荷电状态一直在变化，阻抗谱的各个参数常常会有偏移，增加了筛选的难度；二是由于荷电状态(SOC)的变化，电池两端电压也在不断变化，这样会影响阻抗测试的低频部分，进而影响最终的检测结果。所以，要求动态阻抗测试速度必须快。

因此，有必要研究一种锂离子电池健康状态的动态阻抗快速测量方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种锂离子电池健康状态的动态阻抗快速测量方法，能够实现车用锂离子电池健康状态的实时在线评估，大大缩短测量时间。

一方面，本发明提供一种锂离子电池健康状态的动态阻抗快速测量方法，其特征在于，所述测量方法的步骤包括：

S1、对锂离子电池进行1C恒流充电至第一截止电压；再恒压充电至0.02C，静置；

S2、以1C速度进行放电至第二截至电压；回到步骤S1进行充放电循环，直至满足循环次数后进入下一步；

S3、按照国标对锂离子电池进行容量标定，判断是否满足健康条件，若是进入下一步，否则回到步骤S1；