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新能源汽车动力锂电池健康分析

时间:2022-12-31 编辑:池龙新能源 游览:575次

自2019年起,电动车自燃和着火的事件依然时有发生。根据不完全的数据,截止到今年1-7月,国内、外、外的新闻媒体共报导了40多起与动力锂电池有关的事故;在2020年的四、五月份,就有不少电动车自燃的事件。姜久春说,在汽车的电池材料系统中,有相当数量的三元锂电池被使用。从电池的外形可以看出,方形外壳的电池更容易发生意外。另外,在事故中,三种情况下,电动车处于停车、行驶和充电的比率大致相同。高比能量密度电池可以增加汽车的使用寿命,但也会增加与电池有关的安全事故。



可以说,新能源汽车是国家的七大新兴产业,国家在十五、十一、五、十、十年的规划中,都制定了相应的政策,特别是十三五以来,国家大力推进新能源汽车的发展,并就动力锂电池的检测、回收等,亦出台了相关的政策法规。但姜久春强调,目前的政策更多的是产业准入和电池回收,更多的是监管,而对于动力锂电池在使用过程中的相关法规,则相对缺乏。


他认为,由于内部和外部短路产生的大量热量,导致电池温度迅速上升,从而引发热失控。对于逐步发展的内短路,依据电-热特点可以在演变的初期和中期进行识别,以避免内部短路的进一步发展。总之,对电池的健康状况进行诊断是非常重要的,由于电池位置、温度分布不均等原因,在同一个电池中,电池的健康状况和安全状况也是不同的,所以必须对电池的健康状况进行诊断,以确保电池的安全运行。



二、磷酸铁锂与三元电池的健康状况诊断与安全预警策略


首先对磷酸铁锂电池的老化机理进行了详细的阐述,并提出了锂离子损耗、活性物质损耗、正极材料损耗、负极材料损耗等几种主要机理。此外,各老化机理均存在一种特殊的电压曲线(V-Q);电容增量分析的基本思想是通过对常规的锂电池电压曲线进行微分,得到电容增量与端子电压之间的对应关系:电容增量法的最大优点在于把电池V-Q曲线上的长而平的电压平台转化为易于识别的容量增量峰。结果表明,V-Q曲线在体积增量曲线上发生了细微的改变,从而为进一步认识电池的老化机制提供了依据。



其次,重点阐述了三元电池的老化机理。本文提出了在不同的 SOC周期周期下,锂电池的衰减机制:当电池在20%的区域间循环时, LLI是导致电池容量下降的主要原因;LAMPE和 LLI在整个区域内循环电池的老化中占有很大比重;与五个区域间周期比较, LAMPE在 SOC的0~20%范围内的最大值是 LAMPE。



针对锂电池的安全性预警策略,他提出了利用串联电池组中各个单体电池的恒流充电电压曲线,提取出多个特征参数,以反映电池内部老化机制。另外,他还着重介绍了根据特征参数演化轨迹拐点对电池电量的影响。



三、总结:从寿命对比来看,磷酸铁锂电池的循环寿命较长,并没有出现加速的拐点;三元电池的寿命比较短,其性能出现了一个拐点,即容量加速下降。电池老化造成的主要问题有:电池老化不均匀,个别电池存在安全隐患;电池容量下降的拐点正在加快。在此基础上,提出了一种基于特征参数演化轨迹拐点的电池电量下降识别(纵向对比)。