鋰離子電池自放電的測(cè)量方法主要分為兩大類：1）靜置測(cè)量方法，通過對(duì)電池進(jìn)行長時(shí)間的靜置得到自放電率；2）動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，在動(dòng)態(tài)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的參數(shù)識(shí)別。本期主要介紹動(dòng)態(tài)測(cè)量方法。

為了縮短測(cè)量時(shí)間、節(jié)省空間資源和人力資源，研究人員也作了很多嘗試。一種方法是通過改變環(huán)境溫度和電池的SOC等條件來加快自放電速率，使測(cè)量參數(shù)可以在較短的時(shí)間內(nèi)有相對(duì)較大的變化。這種方法雖然節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，但同時(shí)也加快了電池的老化，增加了對(duì)電池的損傷，只適用于實(shí)驗(yàn)室研究，不適合在實(shí)際生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。另外一種方法則是在現(xiàn)有較為成熟的鋰離子電池等效電路模型的基礎(chǔ)上，引入自放電電阻，通過不同的參數(shù)識(shí)別手段，在動(dòng)態(tài)過程中測(cè)量鋰離子電池的自放電率。

李革臣等［1-2］利用自動(dòng)化系統(tǒng)辨識(shí)理論，將鋰離子電池簡化為一階電阻-電容（R-C）等效電路，對(duì)鋰離子電池和等效電路施加相同的充放電電流，根據(jù)輸出電壓的差異調(diào)整等效電路的參數(shù)，直到二者差異趨近于零，就得到了鋰離子電池自放電電阻值。這種方法需要的總測(cè)量時(shí)間約為12h。但是，該方法將電池等效為一個(gè)無源電路，未考慮在實(shí)驗(yàn)過程中電池荷電狀態(tài)變化對(duì)輸出電壓產(chǎn)生的影響。

Schmidt等［3］將電池簡化為如圖1所示的等效電路。其中：Rp，i為電化學(xué)反應(yīng)電阻，Cp，i為雙電層電容，Rself為自放電電阻，C為電池等效電容。通過對(duì)鋰離子電池施加短時(shí)間的電流脈沖，測(cè)量隨后靜置過程中的電壓變化，進(jìn)一步解析得到自放電電阻值。該方法僅考慮靜置時(shí)每一階段起主導(dǎo)作用的反應(yīng)，將復(fù)雜的反應(yīng)機(jī)理解耦，在減少計(jì)算量的同時(shí)也縮短了測(cè)量時(shí)間。

圖1 文［3］所用鋰離子電池等效電路

具體來講，靜置初期起主導(dǎo)作用的是過電壓的恢復(fù)，靜置末期電池的自放電才起主導(dǎo)作用?？赏ㄟ^靜置末期的數(shù)據(jù)分析自放電的時(shí)間常數(shù)，再補(bǔ)償過電壓恢復(fù)期自放電導(dǎo)致的電壓降，求解電池等效電容，最終得到自放電電阻值。該方法可以在10～48h內(nèi)得到鋰離子電池的自放電電阻，與傳統(tǒng)方法相比節(jié)省很多時(shí)間，但為觀察到自放電起主導(dǎo)作用的階段，仍需消耗大量靜置時(shí)間。

Ouyang等［4］將電池內(nèi)短路的影響分為兩大類，分別是參數(shù)效應(yīng)和消耗效應(yīng)。其中：參數(shù)效應(yīng)是指由于短路電阻的存在，導(dǎo)致測(cè)量的開路電壓和內(nèi)阻相對(duì)真實(shí)值有一定偏差；消耗效應(yīng)是指由于短路電阻的存在，電池內(nèi)部存儲(chǔ)的能量不斷被消耗，電池SOC不斷下降，這將導(dǎo)致電池開路電壓和內(nèi)阻的真實(shí)值相對(duì)正常值產(chǎn)生一定的偏差。

式（10）和（11）所示的電池差異模型中：Ei為電池開路電壓，Ri為電池內(nèi)阻，Ui和I分別為測(cè)得的電池電壓及電流。利用遞歸最小二乘方法求得ΔEi和ΔRi的值，最后通過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法識(shí)別超出閾值的異常參數(shù)，從而判斷電池是否出現(xiàn)內(nèi)短路。在短路電阻為100Ω時(shí)，該方法最快可在4h43min內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)短路的辨識(shí)。

以上3種動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，通過引入等效電路等手段將鋰離子電池進(jìn)行簡化，并采用了創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)方法解析出自放電電阻值，在縮短測(cè)量時(shí)間方面取得了較大的進(jìn)展。

總結(jié)上一篇：鋰電池自放電測(cè)量方法：靜置測(cè)量法！

綜述了靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量兩類鋰離子電池自放電率的測(cè)量方法，得出的主要結(jié)論包括以下3點(diǎn)：

1、發(fā)生在負(fù)極/電解液和正極/電解液界面的副反應(yīng)是鋰離子電池自放電的主要來源，可以通過對(duì)正極表面進(jìn)行改性，在負(fù)極、電解液中加入添加劑等手段，抑制自放電的發(fā)生。

2、在電池的存儲(chǔ)過程中，應(yīng)盡量避免處于過高或過低的SOC狀態(tài)，并且環(huán)境溫度和濕度應(yīng)保持在一個(gè)相對(duì)較低的范圍內(nèi)。

3、目前主流的自放電測(cè)量方法是以長時(shí)間靜置實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的靜態(tài)測(cè)量。該類方法的最大問題是測(cè)量時(shí)間過長，造成空間和人力資源的巨大浪費(fèi)。研究人員提出了一些結(jié)合等效電路模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)的動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，這些方法在縮短測(cè)量時(shí)間方面取得了一定的進(jìn)展。通過創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在動(dòng)態(tài)過程中完成對(duì)自放電的解耦識(shí)別，是未來實(shí)現(xiàn)自放電快速測(cè)量的關(guān)鍵路徑和發(fā)展方向。

原文標(biāo)題：鋰電池自放電測(cè)量方法：動(dòng)態(tài)測(cè)量法！

文章出處：【微信公眾號(hào)：鋰電聯(lián)盟會(huì)長】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。