本發(fā)明涉及電池，尤其是涉及一種電池健康狀態(tài)的評估方法。

背景技術(shù)：

1、電池是重要的能量存儲載體，其在電子設(shè)備、儲能電站、汽車等領(lǐng)域大量使用。隨著使用時間的推移，電池會出現(xiàn)容量下降、內(nèi)阻增高、材料老化等現(xiàn)象，并發(fā)生預(yù)期之外的副反應(yīng)，從而造成電池的安全性能和使用性能降低。電池的健康狀態(tài)(soh，state ofhealth)是用于評估電池在使用一段時間后性能下降程度的指標(biāo)，其可以幫助判斷電池的壽命和使用狀況。在電池管理系統(tǒng)(bms，battery management system)中，soh評估是重要的功能之一，關(guān)系著當(dāng)前電池能夠充電或者放電的最大功率(sop,state of power)和實際可用的能量總量(soe，state of energy)估算的準(zhǔn)確性，對用戶掌握電池的實際使用情況，合理使用電池，起著非常大的作用。通過合理的soh建模獲得準(zhǔn)確的soh值，是電池安全使用的保障。

2、增量容量法是目前對電池soh評估常用的方法之一，利用充放電過程中采集到的電壓、電流及時間數(shù)據(jù)來獲得容量與電壓的微分曲線，并通過建立該曲線某些峰的某些特征與soh之間的關(guān)系進(jìn)行soh估算。但目前已有的利用增量容量法進(jìn)行soh估算的方法普遍存在幾個關(guān)鍵的問題：

3、一是，建立的峰特征和soh的關(guān)系是數(shù)學(xué)上的關(guān)系，而非物理上的關(guān)系。這樣做的弊端是建立的關(guān)系普適性差，該關(guān)系只適用該電池在某一使用工況，一旦電池體系發(fā)生變化或使用工況發(fā)生變化，該關(guān)系的適用就存在問題。

4、二是，容量的損失通常是由可逆脫嵌位置損失和可脫嵌離子損失(lii，loss ofions inventory)中占主導(dǎo)的損失所決定的。所述可逆脫嵌位置損失包括正極活性材料損失(lacm，loss of active cathode material)和負(fù)極活性材料損失(laam，loss ofactive anode material)，而某些方法只采用其中一種老化模式代表所有情況下的損失情況，這樣的估算方式是片面的。這類方法只能反映某些老化模式占主導(dǎo)的損失情況，在存在其它老化模式占主導(dǎo)的情況下，該方法會失效。

5、因此，如何將正極活性活性材料損失、負(fù)極活性活性材料損失和可脫嵌離子損失共同與soh建立對應(yīng)關(guān)系，綜合考量這三種損失對soh的影響，成為需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種電池健康狀態(tài)的評估方法，綜合考慮電池容量損失的各個損失模式，將電池的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量和可脫嵌離子損失量共同與soh建立關(guān)系，提高了soh評估方法的準(zhǔn)確性，擴大了soh評估方法的適用范圍。

2、本發(fā)明提供一種電池健康狀態(tài)的評估方法，包括以下步驟：

3、s1、提供標(biāo)定電池，分別獲取所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下、多個不同正極活性材料損失量下、多個不同負(fù)極活性材料損失量下和多個不同可脫嵌離子損失量下的ocv曲線；根據(jù)所述標(biāo)定電池的各個ocv曲線，得到所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下、多個不同正極活性材料損失量下、多個不同負(fù)極活性材料損失量下和多個不同可脫嵌離子損失量下的ic曲線；其中，所述初始狀態(tài)為所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失、負(fù)極活性材料損失和可脫嵌離子損失均為0時的狀態(tài)；

4、s2、分別提取所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下、多個不同正極活性材料損失量下、多個不同負(fù)極活性材料損失量下和多個不同可脫嵌離子損失量下的各個ic曲線的特征值，所述標(biāo)定電池的ic曲線的特征值包括所述標(biāo)定電池的ic曲線上的峰的峰位置、峰面積和峰高度；

5、s3、根據(jù)所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量及可脫嵌離子損失量與其ic曲線的各個特征值之間的相關(guān)度，分別建立所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量及可脫嵌離子損失量與其ic曲線對應(yīng)的特征值之間的定量關(guān)系式；其中，所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量及可脫嵌離子損失量中的任一者與其ic曲線的峰位置、峰面積和峰高度中的任一者相對應(yīng)，且所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量及可脫嵌離子損失量分別對應(yīng)不同的所述特征值；

6、s4、對待評估電池進(jìn)行測試，得到所述待評估電池的ic曲線；其中，所述待評估電池的正負(fù)極材料與所述標(biāo)定電池的正負(fù)極材料相同；

7、提取所述待評估電池的ic曲線的特征值，所述待評估電池的ic曲線的特征值包括所述待評估電池的ic曲線上的峰的峰位置、峰面積和峰高度；其中，所述待評估電池的ic曲線的峰位置、峰面積和峰高度分別與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰位置、峰面積和峰高度為相同的峰的特征值；

8、將所述待評估電池的ic曲線的各個特征值分別代入s3步驟的所述標(biāo)定電池的各個對應(yīng)的所述定量關(guān)系式中，分別計算得到所述待評估電池的正極活性材料損失量lacm、負(fù)極活性材料損失量laam及可脫嵌離子損失量lii；

9、s5、將所述待評估電池的正極活性材料損失量lacm、負(fù)極活性材料損失量laam及可脫嵌離子損失量lii代入soh計算公式：soh＝100％-max(lii,laam,lacm)，即得到所述待評估電池的soh。

10、其中，當(dāng)所述標(biāo)定電池和所述待評估電池均為鋰離子電池時，所述可脫嵌離子為鋰離子；當(dāng)所述標(biāo)定電池和所述待評估電池均為鈉離子電池時，所述可脫嵌離子為鈉離子。

11、在一種可實現(xiàn)的方式中，上述s3步驟中，所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量和負(fù)極活性材料損失量中的一者與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰面積相對應(yīng)，所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量和負(fù)極活性材料損失量中的另外一者與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰高度相對應(yīng)；所述標(biāo)定電池的可脫嵌離子損失量與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰位置相對應(yīng)。

12、在一種可實現(xiàn)的方式中，所述標(biāo)定電池的正極(即正極活性材料)為有平臺的材料，所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰面積相對應(yīng)；所述標(biāo)定電池的負(fù)極(即負(fù)極活性材料)為無平臺或者平臺不明顯的材料，所述標(biāo)定電池的負(fù)極活性材料損失量與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰高度相對應(yīng)；

13、或者，所述標(biāo)定電池的正極為無平臺或者平臺不明顯的材料，所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰高度相對應(yīng)；所述標(biāo)定電池的負(fù)極為有平臺的材料，所述標(biāo)定電池的負(fù)極活性材料損失量與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰面積相對應(yīng)。

14、在一種可實現(xiàn)的方式中，所述無平臺或者平臺不明顯的材料包括鈷酸鋰、三元材料和軟碳，所述有平臺的材料包括石墨、鈦酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、錳酸鋰、na3v2(po4)3、na2fe2(cn)6和nani0.6fe0.25mn0.15o2。

15、在一種可實現(xiàn)的方式中，上述s3步驟中，所述標(biāo)定電池的可脫嵌離子損失量與所述標(biāo)定電池的ic曲線的峰位置相對應(yīng)；

16、上述s4步驟中，在提取所述待評估電池的ic曲線的峰位置時，若所述待評估電池的正極或負(fù)極也具有損失，先對提取得到的所述待評估電池的ic曲線的峰位置進(jìn)行補償，得到補償后的峰位置，然后再將所述補償后的峰位置代入所述標(biāo)定電池的對應(yīng)的所述定量關(guān)系式中，進(jìn)而得到所述待評估電池的可脫嵌離子損失量lii。

17、在一種可實現(xiàn)的方式中，所述對提取得到的所述待評估電池的ic曲線的峰位置進(jìn)行補償，得到補償后的峰位置，具體包括：

18、先定量出由于所述待評估電池的正極活性材料損失或負(fù)極活性材料損失造成的峰位置偏移量，再用提取得到的所述待評估電池的ic曲線的峰位置減去所述峰位置偏移量，即得到所述補償后的峰位置。

19、在一種可實現(xiàn)的方式中，上述s2步驟中，所述標(biāo)定電池的ic曲線上的峰位置、峰面積和峰高度分別為所述標(biāo)定電池的ic曲線上不同的峰的特征值。

20、在一種可實現(xiàn)的方式中，上述s2步驟中，在提取所述標(biāo)定電池的ic曲線的特征值時，分別選取第一個峰的峰位置、中間峰中面積最大的峰的峰面積和最后一個峰的峰高度。

21、在一種可實現(xiàn)的方式中，上述s1步驟中，所述分別獲取所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下、多個不同正極活性材料損失量下、多個不同負(fù)極活性材料損失量下和多個不同可脫嵌離子損失量下的ocv曲線，具體包括：

22、分別獲取所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下、多個不同正極活性材料損失量下、多個不同負(fù)極活性材料損失量下和多個不同可脫嵌離子損失量下的正極ocp曲線和負(fù)極ocp曲線，然后根據(jù)各個所述正極ocp曲線和各個所述負(fù)極ocp曲線分別得到所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下、多個不同正極活性材料損失量下、多個不同負(fù)極活性材料損失量下和多個不同可脫嵌離子損失量下的ocv曲線。

23、在一種可實現(xiàn)的方式中，上述s1步驟中，先獲取所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下的正極ocp曲線和負(fù)極ocp曲線，并根據(jù)所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下的正極ocp曲線和負(fù)極ocp曲線得到所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下的ocv曲線；

24、然后分別設(shè)計多個不同的正極活性材料損失量、多個不同的負(fù)極活性材料損失量和多個不同的可脫嵌離子損失量，采用仿真模擬的方式，根據(jù)設(shè)計的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量和可脫嵌離子損失量，將所述標(biāo)定電池在初始狀態(tài)下的正極ocp曲線和負(fù)極ocp曲線進(jìn)行比例收縮或平移，從而得到所述標(biāo)定電池在多個不同正極活性材料損失量下、多個不同負(fù)極活性材料損失量下和多個不同可脫嵌離子損失量下的正極ocp曲線和負(fù)極ocp曲線，進(jìn)而得到所述標(biāo)定電池在多個不同正極活性材料損失量下、多個不同負(fù)極活性材料損失量下和多個不同可脫嵌離子損失量下的ocv曲線。

25、在一種可實現(xiàn)的方式中，上述s4步驟中，所述對待評估電池進(jìn)行測試，得到所述待評估電池的ic曲線，具體包括：

26、將所述待評估電池放電至下限電壓，以小于或等于0.1c的小電流對其進(jìn)行充電至上限電壓，獲取所述待評估電池在充電過程中的電流和電壓數(shù)據(jù)，對所述待評估電池在充電過程中的電流和電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到所述待評估電池的ic曲線；

27、或者，將所述待評估電池充電至上限電壓，以小于或等于0.1c的小電流對其進(jìn)行放電至下限電壓，獲取所述待評估電池在放電過程中的電流和電壓數(shù)據(jù)，對所述待評估電池在放電過程中的電流和電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到所述待評估電池的ic曲線。

28、在一種可實現(xiàn)的方式中，上述s3步驟中，所述標(biāo)定電池的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量及可脫嵌離子損失量與其ic曲線對應(yīng)的特征值之間的定量關(guān)系式均為線性關(guān)系式。

29、本發(fā)明提供的電池健康狀態(tài)的評估方法，通過確定標(biāo)定電池的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量和可脫嵌離子損失量三種容量損失與電池ic曲線上的峰的特征值之間的定量關(guān)系，并建立電池的soh與電池的正極活性材料損失量、負(fù)極活性材料損失量和可脫嵌離子損失量三種容量損失之間的關(guān)系式；在獲取待評估電池的ic曲線后，將待評估電池的ic曲線的各個特征值分別代入標(biāo)定電池的各個對應(yīng)的定量關(guān)系式中，從而得到待評估電池的正極活性材料損失量lacm、負(fù)極活性材料損失量laam及可脫嵌離子損失量lii，進(jìn)而根據(jù)soh計算公式得到待評估電池的soh。該電池健康狀態(tài)的評估方法綜合考慮容量損失的各個損失模式，提高了soh評估方法的準(zhǔn)確性，擴大了soh評估方法的適用范圍。

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