一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法，包括：S1、在测试前让电池在C/3倍率下循环3次以获得稳定的性能，之后测试电池的初始性能；S2、以0.5C/

【技术实现步骤摘要】
一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法


[0001]本专利技术涉及动力电池耐久性的
，特别涉及一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法。

技术介绍

[0002]可充电电池，尤其是锂离子电池(LIB)，在全球能源供应中发挥着至关重要的作用，作为各种应用装置的储能设备和电源，小到手机和笔记本电脑等消费电子产品，大到电动汽车，电动飞机等大型储能装置。尽管目前锂离子电池在市场上取得了很大的成功，但人们仍一直在追求更高能量密度、更长循环寿命、更好安全性和更低成本的电池。
[0003]伴随着锂离子电池的广泛应用，电池的安全性、耐久性、动力性便一直成为了研究的三大问题。其中耐久性成为了一个非常重要的问题，尤其对于广大普通的电动汽车用户。锂离子电池耐久性寿命衰减问题从长时间尺度来看，对动力性和安全性也会产生潜移默化的影响。耐久性表征电池维持正常工作的能力，主要研究各类衰减副反应导致的不同时间尺度下的性能变化以评估电池的SOH。
[0004]现如今锂离子动力电池耐久性是大众关注的重要一点，了解电池的寿命衰减趋势，就能让用户提前知晓并判断电池在何时“退役”，从而作出合适的选择。但进行常规寿命测试需要很高的时间成本，本方法便是针对加速寿命实验方法进行研究。即通过加快正常老化的时间，并要达到正常老化的相同效果。所以合理并且高效的加速老化实验方案对动力电池耐久性测试有着至关重要的影响。然而，现有研究中关于加速老化工况的相关研究较少，而且大多只是考虑温度和充放电倍率等部分应力对电池老化速率的影响。但是锂离子电池自身是一个复杂的电化学系统，通过不同应力的组合可能会得到一个较高的加速比，但是也要考虑到这个高加速比是否能等效于正常加速老化工况得到的结果。所以不仅考虑高加速比，还要考虑老加速老化路径的选择。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的是提供一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法，通过实验分析得到合理加速等效下的高加速比工况，在机理层面对电池正常老化过程进行加速等效，以达到合理老化路径下的高加速比。为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，提供了一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法，包括：
[0006]S1、在测试前让电池在C/3倍率下循环3次以获得稳定的性能，之后测试电池的初始性能；
[0007]S2、以0.5C/
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1C的倍率进行充放电循环实验，模拟电池正常老化工况；
[0008]S3、电池的短周期单应力加速老化对比实验，针对充放电倍率(C1、C2)、环境温度(T)以及充放电(V1、V2)的五个应力，进行不同水平的实验；
[0009]S4、电池的短周期多应力加速老化正交实验；
[0010]S5、分析多应力组合加速老化实验结果，选择合适的组合应力，并与正常老化对比的同时，分析老化路径误差，最终得到合理的加速工况。
[0011]优选的，步骤S2中实验过程中每40个循环取出电池做一次RPT来表征电池健康状态，循环至电池电池容量下降到初始标准容量的80％。
[0012]优选的，步骤S3中每次只改变一种应力水平，并与正常老化对比的同时，分析各个因素对于加速老化的影响，然后对五种加速应力进行分类，分为老化进程加速应力和实验进程加速应力两类。
[0013]优选的，通过单应力对比实验对加速效果进行分类，解耦不同应力对于老化机理的影响，并确定应力水平范围。
[0014]优选的，步骤S4中使用L^9即3^3的混合水平正交表并且每个因素选取三个水平，合理组合应力，每种工况做两组实验，观察不同组合工况下的容量衰减以及老化路径。
[0015]优选的，多应力正交加速老化实验有五种应力种类，采用方差分析模型研究组合应力对电池老化加速的影响，可以用最少的实验次数获得最佳的组合工况。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：实验针对几种加速应力进行比较，并从实验进程加速和老化进程加速两个方面来观察实际加速效果，将不同加速效果的加速老化应力进行分类，在加速老化中担任不同的角色，同时确定应力水平范围。该方法使加速老化分析更精准有效，耗时短以减少耐久性实验时间。
附图说明
[0017]图1为根据本专利技术的基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法的思维流程图；
[0018]图2为根据本专利技术的基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法的电池正常老化实验的过程流程图；
[0019]图3为根据本专利技术的基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法的电池加速老化实验的过程流程图；
[0020]图4为根据本专利技术的基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法的单应力工况容量衰减对比图；
[0021]图5为根据本专利技术的基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法的不同应力工况容量衰减对比图；
[0022]图6为根据本专利技术的基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法的正负极容量分析及锂离子浓度分析图；
[0023]图7为根据本专利技术的基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法的双水箱模型原理图；
[0024]图8为根据本专利技术的基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法的电池衰减机理EIS分析结果图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]参照图1
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8，一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法，包括：
[0027]S1、在测试前让电池在C/3倍率下循环3次以获得稳定的性能，之后测试电池的初始性能；
[0028]S2、以0.5C/
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1C的倍率进行充放电循环实验，模拟电池正常老化工况；
[0029]S3、电池的短周期单应力加速老化对比实验，针对充放电倍率(C1、C2)、环境温度(T)以及充放电(V1、V2)的五个应力，进行不同水平的实验，多应力正交加速老化实验有五种应力种类，采用方差分析模型研究组合应力对电池老化加速的影响，可以用最少的实验次数获得最佳的组合工况，考虑充放电倍率(C1、C2)、环境温度(T)以及充放电(V1、V2)五个应力共同作为加速老化应力，通过这五种应力的合理组合获得理想的加速老化工况；
[0030]S4、电池的短周期多应力加速老化正交实验；
[0031]S5、分析多应力组合加速老化实验结果，选择合适的组合应力，并与正常老化对比的同时，分析老化路径误差，最终得到合理的加速工况。
[0032]进一步的，步骤S2中实验过程中每40个循环取出电池做一次RPT来表征电池健康状态，循环至电池电池容量下降到初始标准容量的80％，同时每40个老化循环进行参考数据采集如容量测试、HPPC、EIS，用于与加速老化工况的加速效果对比以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在测试前让电池在C/3倍率下循环3次以获得稳定的性能，之后测试电池的初始性能；S2、以0.5C/
‑
1C的倍率进行充放电循环实验，模拟电池正常老化工况；S3、电池的短周期单应力加速老化对比实验，针对充放电倍率(C1、C2)、环境温度(T)以及充放电(V1、V2)的五个应力，进行不同水平的实验；S4、电池的短周期多应力加速老化正交实验；S5、分析多应力组合加速老化实验结果，选择合适的组合应力，并与正常老化对比的同时，分析老化路径误差，最终得到合理的加速工况。2.如权利要求1所述的一种基于电池实际衰减机理的加速老化实验方法，其特征在于，步骤S2中实验过程中每40个循环取出电池做一次RPT来表征电池健康状态，循环至电池电池容量下降到初始标准容量的80％。3.如权利要求2所述的一种基于电池实际衰减机...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，任心齐，郑岳久，时开彦，陆天鹏，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：