基于插電式電動汽車負荷變化的鋰電池老化阻抗譜表征

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基于插電式電動汽車負荷變化的鋰電池老化阻抗譜表征

純電動汽車和混合動力汽車的市場份額在未來將顯著增加。鋰電池是電動汽車中應用最普遍的儲能技術。電池組的使用是電動汽車成本增加的主要原因，且電池組是動力總成部件中質量、體積最大的部件。電池組在使用過程中需要進行頻繁的充放電，因而其容易老化，其是與安全性相關的關鍵部件。通過對電池組進行適當?shù)脑O計和控制，可以保持電池在最佳工作點工作而減緩其使用過程中的老化程度，然而電池老化現(xiàn)象的產生不僅與電池組自身的多個參數(shù)有關，還與汽車的使用環(huán)境有關。對此，采用電化學阻抗譜和等效電路鋰電池模型，在真實行駛條件下對選定鋰電池老化現(xiàn)象進行分析。

不同類型鋰電池面對同樣的干擾會出現(xiàn)不同的老化結果，因此對電池老化程度的研究需要確定目標電池的類型。研究采用LG化學公司生產的以尖晶石/鎳鈷錳三元材料為陰極、以碳/石墨烯為陽極、容量為41Ah的車用鋰電池。首先，介紹了加速壽命循環(huán)試驗。為了減少老化測試的試驗時間，將鋰電池置于如高電流、高功率、高溫等高強度環(huán)境下進行試驗，以加速電池的老化特性，直至電池容量降到初始容量的80%。試驗進行2次，試驗溫度分別設置為22℃和45℃。之后，給出了一個描述電荷消耗特性的負荷曲線，該曲線反映了純電動汽車或混合動力汽車在城市駕駛工況下的負荷情況。試驗時分別控制環(huán)境溫度為0、22℃和45℃，根據(jù)得到的城市循環(huán)工況下的占空比對電池進行電化學阻抗譜分析，評估電池老化程度。文中進行電化學阻抗譜分析，主要分析電池動力學參數(shù)和傳輸質量參數(shù)的變化。試驗分析結果表明，鋰電池發(fā)生老化時，電池容量顯著降低；在老化的第一階段，由于雙電層電容增加的影響，因此電池內阻降低低溫時電池的峰值功率增加。

Ylva Olofsson et al. 2014 IEEE International Electric Vehicle Conference, Florence Dec. 17-19,2014.

編譯：王祥