本發(fā)明涉及動力電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池容量衰減率計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，作為鋰離子電池重要性能的指標(biāo)之一的電池壽命正日益受到人們的關(guān)注。在動力電池領(lǐng)域中，在電池容量下降到額定容量的80％后，鋰離子電池將不能再用在電動汽車上。因此，需要對鋰離子電池的使用壽命進(jìn)行預(yù)測，以在電池容量下降到80％時及時停止使用該電池。

電池的壽命包括存儲壽命和循環(huán)壽命，目前對鋰離子電池使用壽命進(jìn)行預(yù)測的方法大致分為基于模型的預(yù)測方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動法。另外，申請?zhí)枮?01510373029.9的專利中提出了一種鋰電子電池滿電荷存儲壽命評價方法，申請?zhí)枮?01310683449.8的專利提出了一種電池壽命周期預(yù)測方法。

但是上述現(xiàn)行的這幾種預(yù)測方法均存在不同的缺陷：基于模型的預(yù)測方法是利用鋰離子電池進(jìn)行測試，測試得到的數(shù)據(jù)比較直觀，但是由于電池之間的差異性，會導(dǎo)致測試的結(jié)果不具有代表性。數(shù)據(jù)驅(qū)動法數(shù)據(jù)處理的工作量巨大。申請?zhí)枮?01510373029.9的專利提出的方法僅是在滿電荷情況下，考慮溫度對電池存儲壽命的影響，建立電池容量衰減的老化模型，使用局限性較大。申請?zhí)枮?01310683449.8的專利建立了電池容量衰減率qloss與電池放電次數(shù)n間的函數(shù)模型：但是模型中的系數(shù)a和b的含義不明確，而且每一個電池都要建立一個對應(yīng)的模型來計(jì)算容量衰減率，因此該模型不具備普適性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新能源汽車動力鋰離子電池劣化程度估算方法，以提供一種具有普適性的電池容量衰減率計(jì)算方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種鋰離子電池容量衰減率計(jì)算方法，該方法包括：

在恒溫環(huán)境條件下，設(shè)置循環(huán)工步對實(shí)驗(yàn)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)測試，并定期測量其交流內(nèi)阻，得到實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量衰減率和內(nèi)阻增加率；

根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量衰減率和內(nèi)阻增加率，建立容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型；

根據(jù)待檢鋰離子電池的內(nèi)阻增加率，利用所述的容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型計(jì)算待檢鋰離子電池的容量衰減率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：本發(fā)明從鋰離子電池退化的宏觀表現(xiàn)即容量衰減與內(nèi)阻增加的角度出發(fā)，建立了鋰離子電池的容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型，該模型中僅有一個自變量即內(nèi)阻增加率，只要計(jì)算出鋰離子電池的內(nèi)阻增加率，即可得到鋰離子電池的容量衰減率，適用于任何鋰離子電池，普適性強(qiáng)且實(shí)用性較高。另外，根據(jù)鋰離子電池當(dāng)前的容量衰減率，可對鋰離子電池剩余的使用壽命進(jìn)行預(yù)估，以便于在鋰離子電池到達(dá)壽命終點(diǎn)時進(jìn)行及時的更換。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種鋰離子電池容量衰減率計(jì)算方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1所示，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。

如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種鋰離子電池容量衰減率計(jì)算方法，包括如下步驟s1至s3：

s1、在恒溫環(huán)境條件下，設(shè)置循環(huán)工步對實(shí)驗(yàn)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)測試，并定期測量其交流內(nèi)阻，得到實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量衰減率和內(nèi)阻增加率；

s2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量衰減率和內(nèi)阻增加率，建立容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型；

s3、根據(jù)待檢鋰離子電池的內(nèi)阻增加率，利用所述的容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型計(jì)算待檢鋰離子電池的容量衰減率。

進(jìn)一步地，步驟s2中，所述的容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型具體為：

qloss＝α·rinc^z，

其中，qloss為電池容量衰減率，rinc為電池內(nèi)阻增加率，α、z為利用同一循環(huán)次數(shù)的容量衰減率和內(nèi)阻增加率擬合得到的擬合常數(shù)。

進(jìn)一步地，步驟s1具體包括如下步驟：

對至少三個初始狀態(tài)一致的實(shí)驗(yàn)鋰離子電池進(jìn)行定容測試，得到實(shí)驗(yàn)鋰離子電池循環(huán)倍率1c實(shí)際的電流值；

在恒溫條件下，設(shè)置循環(huán)工步進(jìn)行循環(huán)測試，并定期測量其內(nèi)流內(nèi)阻；

根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋰離子電池放電容量和交流內(nèi)阻，得到鋰離子電池容量衰減模型。

對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行做進(jìn)一步的描述如下：

確定實(shí)驗(yàn)鋰離子電池進(jìn)行測試的條件為：循環(huán)溫度25℃，循環(huán)倍率1c，測量交流內(nèi)阻時的荷電態(tài)為滿電態(tài)或空電態(tài)；

具體的測試過程為：

(1)挑選3只以上初始狀態(tài)基本一致的電池作為實(shí)驗(yàn)鋰離子電池，這里的一致性是指電池的初始電壓與內(nèi)阻基本相同。利用內(nèi)阻儀測量待評價鋰離子電池的電壓與內(nèi)阻，選取電壓與內(nèi)阻均接近的電池做為實(shí)驗(yàn)電池。

(2)對選好的實(shí)驗(yàn)鋰離子電池進(jìn)行定容測試，以確定電池1c實(shí)際電流值。

(3)把實(shí)驗(yàn)鋰離子電池放入25℃恒溫箱中，設(shè)置工步進(jìn)行循環(huán)測試，定期查看數(shù)據(jù)并用內(nèi)阻儀測量電池的交流內(nèi)阻，待容量衰減20％后終止實(shí)驗(yàn)。

具體地，在測量內(nèi)阻時，記錄循環(huán)測試的循環(huán)次數(shù)，測量充電結(jié)束擱置20分鐘后的內(nèi)阻或放電結(jié)束擱置20分鐘后的內(nèi)阻。工步的設(shè)置如下：

a、實(shí)驗(yàn)鋰離子電池以1c電流放電至電壓為2.0v時停止放電；b、擱置30分鐘；c、實(shí)驗(yàn)鋰離子電池以1c電流充電至電壓為3.65v時轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.05c時停止充電；d、擱置30分鐘；e、實(shí)驗(yàn)鋰離子電池以1c電流放電至電壓為2.0v時停止放電；f、擱置30分鐘；g、循環(huán)執(zhí)行工步c～f，循環(huán)次數(shù)10000。

需要說明的是，設(shè)置循環(huán)工步時，根據(jù)電池的材料設(shè)置充電電壓上限值與放電電壓下限值。充電與放電工步之間至少擱置30分鐘，以減小內(nèi)阻的測量誤差。

進(jìn)一步地，所述的根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋰離子電池放電容量和交流內(nèi)阻，得到鋰離子電池容量衰減模型，具體包括：

根據(jù)如下公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量衰減率：

qiloss＝1-qi/q0，

其中，qiloss為循環(huán)第i周后實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量損失率，qi為循環(huán)第i周后實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的放電容量，q0為實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的初始容量，即循環(huán)測試前通過定容確定的容量；

根據(jù)如下公式計(jì)算測試電池的內(nèi)阻增加率：

riinc＝ri/r0-1

其中，riinc為循環(huán)第i周后實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的內(nèi)阻增加率，ri為循環(huán)第i周后實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的內(nèi)阻，r0為實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的初始內(nèi)阻，即循環(huán)測試前通過內(nèi)阻儀測量的內(nèi)阻；

根據(jù)建立的容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型對實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量衰減率和內(nèi)阻增加率進(jìn)行擬合，確定模型中的參數(shù)α、z，從而確定容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型的具體形式。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例公開的方法還包括：

對所述實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量衰減率和內(nèi)阻增加率進(jìn)行篩選，利用所述的容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型對篩選得到的容量衰減率和內(nèi)阻增加率進(jìn)行擬合。

需要說明的是，本實(shí)施例中對實(shí)驗(yàn)鋰離子電池的容量衰減率和內(nèi)阻增加率進(jìn)行篩選的過程具體是：剔除容量衰減率和內(nèi)阻增加率中波動較大的數(shù)據(jù)，以重新得到一組浮動范圍較小的數(shù)據(jù)，保證了建立的容量衰減率-內(nèi)阻增加率模型的準(zhǔn)確性。

還需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，在鋰離子電池的容量衰減率達(dá)到20％，則立即停止使用該鋰離子電池，對該鋰離子電池進(jìn)行及時的更換，以保證鋰離子電池使用的安全性和可靠性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。