01引言與背景

鋰離子電池因其高能量密度和長循環(huán)壽命而被廣泛應用，但伴隨著使用時間的增加，其性能會逐漸下降，因此需要準確監(jiān)測電池健康狀態(tài)以確保安全。鋰離子電池因其高能量密度和長循環(huán)壽命而受到新能源行業(yè)的青睞。然而，隨著電池的使用，內(nèi)部不可避免地會發(fā)生諸如鋰離子沉積和活性物質(zhì)損失等不可逆反應，導致電池性能逐漸下降。為了評估電池的當前狀態(tài)，我們引入了電池健康狀態(tài)（SOH）這一關鍵指標。當SOH降至70%-80%時，從安全角度出發(fā)，電池往往需要及時替換。

傳統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)通常監(jiān)測電壓、溫度和電流，但難以直接在線估算電池健康狀態(tài)（SOH），實驗室常用內(nèi)阻監(jiān)測，但不易實時檢測。傳統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)（BMS）主要監(jiān)測電壓、溫度和電流等參數(shù)，因此難以直接在線估算SOH。行業(yè)通常采用以下公式進行估算：

SOH = 當前電池最大可放電容量（SOC）/ 電池出廠時的額定容量值

實驗室和工廠中還會使用電化學工作站等設備通過內(nèi)阻監(jiān)測來進一步估算SOH：

SOH =（電池壽命終結時內(nèi)阻 - 當前內(nèi)阻）/（電池壽命終結時內(nèi)阻 - 出廠時內(nèi)阻）

盡管這些方法在一定程度上有效，但它們都面臨著挑戰(zhàn)。SOC的估算精度受多種因素影響，且通常需要完整的充放電循環(huán)，這使得SOH的估算變得復雜且耗時。同時，借助電化學工作站等設備的內(nèi)阻監(jiān)測方法又難以實現(xiàn)實時在線檢測。因此，開發(fā)一種能夠快速可靠地在線監(jiān)測鋰離子電池SOH的方法成為了行業(yè)迫切的需求，這一技術難題也吸引了眾多電池研究者的關注。

02創(chuàng)新的在線監(jiān)測技術

大唐恩智浦的DNB1168芯片利用電化學阻抗譜（EIS）實現(xiàn)電池健康狀態(tài)的實時在線監(jiān)測，克服了傳統(tǒng)EIS技術的限制。電池內(nèi)阻的增大是電池老化的顯著標志，同時也是電池進一步老化的推手。為了更精細地了解電池的阻抗特性，我們可以借助電化學阻抗譜（EIS）進行分析。EIS能夠提供詳盡的電池阻抗信息，為估計電池壽命提供有力支持。然而，傳統(tǒng)的EIS監(jiān)測方法僅限于實驗室環(huán)境，無法滿足實時在線監(jiān)測的需求。針對這一問題，大唐恩智浦推出的DNB1168單電芯監(jiān)控芯片，通過創(chuàng)新的在線阻抗監(jiān)測技術，實現(xiàn)了SOH的實時在線監(jiān)控。

? 實際案例分析

實驗中通過EIS技術 監(jiān)測5節(jié)不同狀態(tài)的電池，標定并展示了如何通過阻抗值估算真實的電池健康狀態(tài)（SOH），提供了高精度的監(jiān)測數(shù)據(jù)。在相同容量和溫度條件下，我們對五節(jié)處于不同SOH狀態(tài)的電池進行了EIS標定。標定結果清晰展示了各節(jié)電池的阻抗特性，為實時在線監(jiān)測SOH提供了可靠依據(jù)。

通過EIS技術，我們對1~5號電池進行了詳盡的監(jiān)測。結果顯示，2號和5號電池的歐姆阻抗值為0.5毫歐，對應的真實SOH為100%。而3號和4號電池的阻抗值為1.8毫歐，其真實SOH為85%。至于1號電池，其阻抗值為3.5毫歐，對應的真實SOH為70%。

利用這些數(shù)據(jù)，我們可以進一步通過內(nèi)阻計算SOH的公式來估算電池壽命完全結束時的內(nèi)阻。將SOH=70%和SOH=100%的內(nèi)阻值代入公式，我們可以得到電池壽命終止時（SOH=0%）的內(nèi)阻大約為10.5毫歐。再計算1.8毫歐內(nèi)阻時的SOH，我們得到的結果為87%，與實際SOH的誤差控制在2%以內(nèi)，這一精度遠高于行業(yè)內(nèi)常規(guī)的容量SOH估算方法。

根據(jù)我們的實驗結果，只要針對不同SOH電芯的阻抗在前期做好標定，EIS技術便能迅速反映出該電芯的當前SOH。而借助集成EIS的單電芯監(jiān)控芯片DNB1168，我們可以輕松實現(xiàn)電池當前健康狀態(tài)的在線監(jiān)測。

03技術優(yōu)勢與未來

與傳統(tǒng)方法相比，EIS技術具備成本低、精度高、易于實現(xiàn)等優(yōu)勢，是電池健康狀態(tài)評估的新選擇。傳統(tǒng)的SOH評估方法通常涉及低倍率充/放電的容量校準，這一過程不僅耗時較長、耗電量大，還存在精度不高、成本高昂以及實用性不強的問題。相比之下，EIS技術因其成本低廉、易于實現(xiàn)以及高估計精度等顯著優(yōu)點，正逐漸成為電池健康狀態(tài)評估的新選擇。

我們的實驗表明，通過不斷推動電池管理系統(tǒng)的創(chuàng)新， 持續(xù)的技術創(chuàng)新將提升電池管理系統(tǒng)的效率和可靠性，降低生產(chǎn)成本，并 推動國產(chǎn)化進程，以支持電動汽車和工業(yè)儲能應用。我們有理由期待，基于EIS的更多BMS創(chuàng)新將在不久的將來陸續(xù)涌現(xiàn)。

通過不斷推動電池管理系統(tǒng)的創(chuàng)新，我們致力于幫助廠家在電動汽車和工業(yè)儲能等領域提供更加安全、可靠的解決方案，同時簡化設計、降低生產(chǎn)成本。每一項新技術都是在前代技術的基礎上進行優(yōu)化和升級，使得我們的解決方案更加靈活多變、高效節(jié)能、穩(wěn)定耐用且經(jīng)濟實惠。我們將持續(xù)致力于技術創(chuàng)新，與客戶共同成長，共同推動國產(chǎn)化進程。

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網(wǎng)址: 利用電化學阻抗譜實現(xiàn)鋰電池健康狀態(tài)在線監(jiān)測的技術革新 http://m.u1s5d6.cn/newsview1701920.html