退役磷酸铁锂电芯性能研究

一致性分选是退役电池梯次利用的关键技术之一.本文以15A·h退役磷酸铁锂单体电池为研究对象,通过外部特征分析、容量测试、脉冲充放电测试来研究电池的内部及外部性质.研究结果表明,退役锂离子电池分选的第一步可通过外观检查进行初步快速筛选.对于退役电池实际容量的标定,按标称容量的80％来定义充放电电流I3,得到的退役电池实际容量更准确.脉冲放电电压是判断电池一致性的一个重要指标,可作为锂电池快速分选的特征指标.最后选出了电池健康度(SOH)在80％以上、脉冲放电电压在2.7V以上的电池作为工况良好的电池.     

一种基于电化学阻抗谱的大规模退役锂离子电池的软聚类方法

退役锂离子电池的分选目前存在效率与精度不可兼得的问题,严重制约大规模退役锂电池梯次利用的经济性与安全性。该文针对以上问题,提出一种基于电化学阻抗谱（EIS）的退役锂离子电池软聚类方法。首先,对退役锂离子电池进行EIS测试和弛豫时间（DRT）分析,利用BP神经网络建立电池容量与DRT关联模型,并用于大规模电池容量的快速估计。然后,构建电池容量、欧姆内阻与DRT特征等六维度判据,在此基础上提出一种基于高斯混合模型的电池软聚类方法。该方法在考虑电池内部重要电化学特征的基础上实现了退役锂离子电池的软聚类,大大提高了聚类结果的准确性与灵活性。最后,通过计算轮廓系数和进行混合脉冲功率特性（HPPC）实验对聚类结果进行验证。实验结果表明,获取电池容量的时间由标准容量测试的3h缩短到10min,容量预测误差控制在4%以内;所提出的软聚类分类方法能提高电池重组的灵活性,并能保证重组电池具有很好的一致性。     

基于老化机理分析退役磷酸铁锂电池分选方法

随着电动汽车保有量的逐年上升,退役电池梯次利用已经成为能源合理利用的必然趋势,可是在经历电动汽车复杂和严苛的工况运行后,构成电池组的单体内部老化程度不尽相同,外特性上也呈现出电池单体特性不一致。如果要进行退役电池梯次利用,首先要解决退役电池的无损检测和分选问题。以退役磷酸铁锂电池为研究对象,通过对电池的容量、内阻以及电池的容量增量(increment capacity,IC)曲线进行测试和分析,对磷酸铁锂电池内部的老化机理进行判别,提出基于老化机理分析的退役磷酸铁锂电池分选方法,并对该方法进行实验验证。结果表明,利用该方法分选出的电池所构成的电池组在电池组容量利用率和温度一致性方面都具有较好的效果。     

充电模式下纯电动公交大巴退役电池性能分析

对共计5辆纯电动公交大巴车上的退役动力电池进行性能测试分析,主要研究充电模式下退役动力电池模块及电芯的容量、内阻、电压等主要性能参数的衰变特性,并与电池出厂前数据进行比较分析。此外,还研究了退役电芯的外观、容量、内阻及电压的分布特性和一致性。研究结果显示退役电池模块及电芯的容量明显下降,内阻明显增加,容量和内阻的一致性明显下降。退役电池剩余容量可观,可以进行梯次利用。     

梯次利用动力锂电池的单体电池电化学性能

随着电动汽车的快速发展,大量车用动力锂电池面临退役。对退役动力锂电池进行合理的梯次利用,可以降低动力锂电池的全寿命周期成本,提升动力锂电池的利用价值,对电动汽车行业的快速发展具有重大意义。将退役的车用动力锂电池包进行拆卸,对其单体电池外观和电化学性能进行测试,测试结果表明:单体电池的外观尺寸符合要求,开路电压压差值较小,内阻极差值达12.66 mΩ,容量衰减较为严重,在1 C下放电温升高达56℃,贮存28天后的容量保持率为89.4%。     

三元锂电池性能衰减实验及分析研究

三元锂电池是目前常见的动力电池之一。针对三元锂电池进行了参考特性测试和寿命循环测试,对待测电池容量、内阻、开路电压、充电特性、工况特性分析研究,用于探究其老化衰减特性,为后续研究三元锂电池老化状态评估、寿命预测及梯次利用提供实验数据基础。     

退役磷酸铁锂动力电池容量衰减性能分析研究

首先分析了退役软包磷酸铁锂单体电池(简称"退役电池")容量循环性能,发现容量与循环次数呈线性关系。其次,研究了退役电池循环寿命预测方法及结果,得出:电池剩余循环寿命十分可观,电池能量和容量衰减具有较高的一致性。分析了个别电池发生容量衰减突变的现象及特点。最后,利用高斯分布统计方法对电池一致性变化进行了评估。结果显示:电池容量离散程度随循环次数先减小后增加,在约500次循环的时候离散程度最小。     

磷酸铁锂电池梯次利用健康特征参数提取方法

动力电池梯次利用技术是电动汽车发展后时代的关键技术。以磷酸铁锂动力电池为研究对象,首先以伪二维电化学反应机理模型为基础,仿真分析不同充放电倍率和工况实验环境下电池端电压过电势组分情况,得出在低倍率恒流充放电以及脉冲工况放电过程中,电池的过电势均值近似恒定。以此现象为基础,设计了电池健康状态特性参数提取方法。首先,基于非线性最小二乘法实现了低倍率恒电流充放电的电池容量相关参数的提取;然后,将该方法与已有的电池开路电压、阻抗参数提取方法结合,实现了在低平均倍率、脉冲工况下的电池容量特征和内阻特征参数的提取;最后,通过实验验证了该方法的有效性。该方法可为磷酸铁锂电池的健康评价、梯次利用再分类与再成组提供依据。     

基于快速充电曲线的退役锂电池模块快速分选技术

由于在使用过程中造成的电池间的不一致性,退役锂离子电池在储能应用等梯次利用前要进行一致性分选。然而,现有的退役锂电池分选方法存在着效率低下的问题,并且研究多集中于单体,针对模块层面的分选方法相对欠缺。为此提出了一种基于机器学习算法的退役锂电池模块快速分选方法。首先阐述了由于电池不一致性所带来的串联充电曲线不同的现象,基于此原理设计了分选步骤;其次,提出了基于支持向量机的筛选模型,实现了利用少部分样品电池的特征电压筛选大批量的退役电池;进一步,提出了一种针对模块级别的退役电池重组方法,以应对实际工程中电池模块难以拆解的特性。结果表明,相较于传统方法,所提退役电池模块快速分选方法大幅提升了分选效率,同时解决了退役锂电池模块分选的问题。     

基于快速充电曲线的退役锂电池模块快速分选技术EI北大核心CSCD

由于在使用过程中造成的电池间的不一致性,退役锂离子电池在储能应用等梯次利用前要进行一致性分选。然而,现有的退役锂电池分选方法存在着效率低下的问题,并且研究多集中于单体,针对模块层面的分选方法相对欠缺。为此提出了一种基于机器学习算法的退役锂电池模块快速分选方法。首先阐述了由于电池不一致性所带来的串联充电曲线不同的现象,基于此原理设计了分选步骤;其次,提出了基于支持向量机的筛选模型,实现了利用少部分样品电池的特征电压筛选大批量的退役电池;进一步,提出了一种针对模块级别的退役电池重组方法,以应对实际工程中电池模块难以拆解的特性。结果表明,相较于传统方法,所提退役电池模块快速分选方法大幅提升了分选效率,同时解决了退役锂电池模块分选的问题。     

一种改进串联电池组性能的方法研究

研究了并联小容量电池对磷酸铁锂电池组性能的影响,其中小容量电池是通过两个二极管并联到电池组内各个单体电池两端,在不同温度下,通过对电池组的容量、混合脉冲、倍率放电和循环一致性的测试分析,发现并联小容量电池对电池组的总体性能有所提升,对磷酸铁锂电池组的广泛使用具有重要意义。     

基于SIMULINK的退役动力锂电池建模与仿真

车用动力锂电池退役时的剩余容量高达80%,具有较高的梯次利用价值。为了获得退役动力锂电池在梯次利用过程中的不同工况下电池的响应特性,本文提出了一种考虑电池老化特性的电池模型,并利用Matlab/Simulink仿真软件构建了一款动力锂电池的仿真模型,通过对仿真结果和厂家实验数据对比分析,验证了所提退役动力锂电池模型的正确性和可行性,为后续退役动力锂电池的均衡控制等研究奠定基础。     

基于K均值法与遗传算法的退役动力电池筛选

退役动力电池的一致性差,使得退役动力电池筛选和成组困难。影响退役动力电池一致性的因素有:电池内阻、开路电压、电池容量。在测得各项电池参数的基础上,将遗传算法和K均值算法结合,通过不断地对个体进行选择,交叉,变异,计算不同代数的适应度,依据成组的实际需求,确定K值进行分类,然后对最大适应度的个体为中心K均值聚类。通过实验验证,结果表明本方法能有效地对电池进行筛选分类,且同一分类电池一致性高。     

用于储能系统的梯次利用锂电池组均衡策略设计

以北京奥运会纯电动大巴车用淘汰锰酸锂电池为研究对象,在研究车用淘汰电池容量和内阻特性的基础上,分析其梯次利用于电池储能系统可能带来的更严重的电池组一致性问题。结合电池一致性评价方法,分析了基于电池组容量利用率的均衡判据。针对电池储能系统削峰填谷的应用特点,提出了以电池组容量利用最大化为目标的在线均衡策略。最后,设计了电池组充电均衡电路并搭建了电池组均衡测试平台进行实验,验证了在线均衡系统及控制策略的可行性和可靠性。     

钛酸锂电池胀气程度与循环性能的关系研究

尖晶石型钛酸锂电池以其优良的倍率性能和循环性能受到广泛应用,但是其胀气问题严重制约着电池的发展,尤其在高温下胀气更加严重。为解决该问题,选取3种商用的钛酸锂软包电池为实验对象,在高温条件下进行充放电循环,并用自行设计的电池胀气体积测试装置测试电池的胀气体积,结果表明当电池容量保持率为80%时,1号和2号电池循环至1 500次、而3号电池循环至1 000次,且对应的电池胀气率分别为43.05%、13.46%、46.55%。在整个充放电循环过程中,对电池胀气率散点进行拟合,1号和2号电池的胀气率均呈线性增长,且1号电池增长速率大于2号电池,而3号电池胀气率呈二次函数增长。通过对电池的容量衰减率和胀气率的分析,发现电池的容量衰减率随着胀气率的增大而增大。交流阻抗测试对循环前后的钛酸锂电池测试分析表明,电池的胀气率越高,则电池的欧姆阻抗越大,2者呈线性规律;而只有当电池胀气率达到一定程度时电池的电化学阻抗才会有较大变化;胀气率对扩散阻抗的影响存在一个上限。     

直流内阻对锂电池性能和配组电压一致性研究

对铝壳IFP1865140-12Ah方形锂电池直流内阻进行测试,考察了在常温下直流内阻对电池电性能如放电特性、功率特性、搁置特性和循环特性的影响,研究了直流内阻对电池配组后电压一致性的影响。结果表明,直流内阻在电池电性能方面有着重要的影响,直流内阻低的电池电性能更好。直流内阻一致性好的电池配组后电池组的一致性会更好,能够避免电池的过充或过放,延长电池组的使用寿命,提升电池组的性能。     

磷酸铁锂电池优化多因子状态在线评估方法

针对目前锂离子电池在线估计方法不准确的问题,提出了一种基于优化充电电压片段下多个健康因子的磷酸铁锂电池健康状态综合在线评估方法,将充电电压片段内所充电量估计的电池容量与实际电池容量的误差最小作为目标,利用遗传算法寻优充电电压片段.在此基础上,分别对表征电池健康状态的充入电量、充电时间以及内部阻抗三个健康因子进行在线评估...     

退役LiFePO4电池梯次利用分选方法

针对LiFePO_4退役电池,设计了基于电池容量、平衡电动势与放电直流等效内阻的特性测试,提出了用于退役电池梯次利用的统一分选指标,并给出了分选指标与不同用户需求指标之间的对应关系。同时,提出了一种通过建立数据库、电池初选、电池测试以及梯次利用分选四个步骤组成的分选方法,并通过具体案例进行验证。     

不同正极材料的锂离子电池容量特性分析

容量作为表征锂离子电池剩余寿命的重要参数,是目前国内外学者研究的重要内容之一。为了更全面地分析锂离子电池容量特性,选取了两种不同正极材料的锂离子电池作为研究对象并进行容量特性的相关实验,探究了正极材料、放电倍率、电池温升、环境温度和循环次数等五个参数对电池放电容量的影响,进一步分析了引起锂离子电池容量衰减的内部机理。实验结果表明,相比于磷酸铁锂电池,镍钴锰三元锂离子电池对温度和放电倍率更敏感。     

储能用锂离子电池动态阻抗模型及其特征参数研究

为了能更加准确地判断锂离子电池的动态一致性,本文利用电化学阻抗谱作为电池外特性和内特性的联系纽带,旨在通过交流阻抗谱的测试手段来开展锂离子电池动态阻抗模型的研究。通过电化学阻抗谱测试实验,基于最小二乘法并根据实验数据对电池动态阻抗模型参数进行识别,得到锂离子电池的动态阻抗模型。试验表明,该方法所提取的锂离子电池动态阻抗模型能很好的满足储能试验的要求,具有很高的精度,可作为锂离子电池组一致性判断的依据。