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锂离子电池在不同区间下的衰退影响因素分析

发布时间: 2021-11-17
截止日期:2021-11-17

价格 双方协商

地区： 河北省 保定市 市辖区

需求方： 保定***公司

行业领域

新能源产业

需求背景

随着智能电网建设的持续推进，储能技术在电力系统中的应用规模日益增大，是可再生能源发电系统的重要组成部分。其中，锂离子电池是应用最广泛的储能电池。锂离子动力电池在电动汽车领域的大规模应用大大促进了产品的快速升级换代，拉动了其在电力储能领域的应用。在削峰填谷典型应用场景中，锂离子电池的工作温度基本可以被控制在适宜的范围内，倍率变化不大。因此，使用区间对电池寿命的影响就变得十分突出，不合理的区间选择容易导致利用率低或滥用加速衰退等情况。虽然电池荷电状态的可用范围是 0~100%，但实际中往往仅使用部分SOC 区间，很少经历满充-满放过程。储能用锂离子电池的运行工况比车用锂离子电池更加简单，同时考虑到安全裕量和高端 SOC 区间段对衰退的影响，锂离子电池的实际应用区间通常限制在一定的范围之内。

需解决的主要技术难题

为了量化不同应力因素对电池衰退的影响，模拟电池运行工程中的老化过程，各种电池老化模型不断被提出。电池老化模型可分为理论模型和经验模型两种。理论模型往往关注电池衰退的机理，如固体电解质界面膜的形成和发展、锂离子及活性物质的损失等。然而在对锂离子电池部分区间的寿命进行预测时，可利用的信息只有电池的运行工况或循环区间，电池内部发生的微观变化无法获取，这使得理论模型应用困难。相比之下，经验模型更容易与电池寿命预测及控制策略制定相结合。

对于给定的部分 SOC 区间，以上研究中建立的经验模型忽略了可能加速电池老化的理论因素，如充电截止电压、区间内恒压充电时间及电池正负极材料的相变过程，导致经验模型精度较低甚至模型无法建立。另外，经验模型对数据具有很强的依赖性，不同材料体系的电池和不同的应用场景下模型适用性较差。目前，结合实验数据和锂离子电池老化机理的半经验模型研究还不够充分。

期望实现的主要技术目标

考虑内部机理的条件下，将电池实际使用过程可能存在的区间和不同反应阶段的 SOC 区间，按照实用区间、相变区间和20%DOD 区间对电池整体使用区间进行划分。分析区间特征对容量衰退的影响因素，提取多个影响电池老化程度的特征参数，建立一种基于数据驱动算法的锂离子电池衰退半经验模型。该模型能结合电池老化机理和实验结果，能够实现实用区间下电池老化趋势的准确预测。