01引言與背景

鋰離子電池因其高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命而被廣泛應(yīng)用，但伴隨著使用時(shí)間的增加，其性能會(huì)逐漸下降，因此需要準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)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(zhǎng)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(huì)發(fā)生諸如鋰離子沉積和活性物質(zhì)損失等不可逆反應(yīng)，導(dǎo)致電池性能逐漸下降。為了評(píng)估電池的當(dāng)前狀態(tài)，我們引入了電池健康狀態(tài)（SOH）這一關(guān)鍵指標(biāo)。當(dāng)SOH降至70%-80%時(shí)，從安全角度出發(fā)，電池往往需要及時(shí)替換。

傳統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)通常監(jiān)測(cè)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(shí)驗(yàn)室常用內(nèi)阻監(jiān)測(cè)，但不易實(shí)時(shí)檢測(cè)。傳統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)（BMS）主要監(jiān)測(cè)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(jìn)行估算：

SOH = 當(dāng)前電池最大可放電容量（SOC）/ 電池出廠時(shí)的額定容量值

實(shí)驗(yàn)室和工廠中還會(huì)使用電化學(xué)工作站等設(shè)備通過(guò)內(nèi)阻監(jiān)測(cè)來(lái)進(jìn)一步估算SOH：

SOH =（電池壽命終結(jié)時(shí)內(nèi)阻 - 當(dāng)前內(nèi)阻）/（電池壽命終結(jié)時(shí)內(nèi)阻 - 出廠時(shí)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(fù)雜且耗時(shí)。同時(shí)，借助電化學(xué)工作站等設(shè)備的內(nèi)阻監(jiān)測(cè)方法又難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠快速可靠地在線監(jiān)測(cè)鋰離子電池SOH的方法成為了行業(yè)迫切的需求，這一技術(shù)難題也吸引了眾多電池研究者的關(guān)注。

02創(chuàng)新的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

大唐恩智浦的DNB1168芯片利用電化學(xué)阻抗譜（EIS）實(shí)現(xiàn)電池健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，克服了傳統(tǒng)EIS技術(shù)的限制。電池內(nèi)阻的增大是電池老化的顯著標(biāo)志，同時(shí)也是電池進(jìn)一步老化的推手。為了更精細(xì)地了解電池的阻抗特性，我們可以借助電化學(xué)阻抗譜（EIS）進(jìn)行分析。EIS能夠提供詳盡的電池阻抗信息，為估計(jì)電池壽命提供有力支持。然而，傳統(tǒng)的EIS監(jiān)測(cè)方法僅限于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的需求。針對(duì)這一問(wèn)題，大唐恩智浦推出的DNB1168單電芯監(jiān)控芯片，通過(guò)創(chuàng)新的在線阻抗監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了SOH的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。

? 實(shí)際案例分析

實(shí)驗(yàn)中通過(guò)EIS技術(shù) 監(jiān)測(cè)5節(jié)不同狀態(tài)的電池，標(biāo)定并展示了如何通過(guò)阻抗值估算真實(shí)的電池健康狀態(tài)（SOH），提供了高精度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在相同容量和溫度條件下，我們對(duì)五節(jié)處于不同SOH狀態(tài)的電池進(jìn)行了EIS標(biāo)定。標(biāo)定結(jié)果清晰展示了各節(jié)電池的阻抗特性，為實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)SOH提供了可靠依據(jù)。

通過(guò)EIS技術(shù)，我們對(duì)1~5號(hào)電池進(jìn)行了詳盡的監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示，2號(hào)和5號(hào)電池的歐姆阻抗值為0.5毫歐，對(duì)應(yīng)的真實(shí)SOH為100%。而3號(hào)和4號(hào)電池的阻抗值為1.8毫歐，其真實(shí)SOH為85%。至于1號(hào)電池，其阻抗值為3.5毫歐，對(duì)應(yīng)的真實(shí)SOH為70%。

利用這些數(shù)據(jù)，我們可以進(jìn)一步通過(guò)內(nèi)阻計(jì)算SOH的公式來(lái)估算電池壽命完全結(jié)束時(shí)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(shí)（SOH=0%）的內(nèi)阻大約為10.5毫歐。再計(jì)算1.8毫歐內(nèi)阻時(shí)的SOH，我們得到的結(jié)果為87%，與實(shí)際SOH的誤差控制在2%以內(nèi)，這一精度遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，只要針對(duì)不同SOH電芯的阻抗在前期做好標(biāo)定，EIS技術(shù)便能迅速反映出該電芯的當(dāng)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(shí)現(xiàn)電池當(dāng)前健康狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。

03技術(shù)優(yōu)勢(shì)與未來(lái)

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

我們的實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)不斷推動(dòng)電池管理系統(tǒng)的創(chuàng)新， 持續(xù)的技術(shù)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(dòng)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，以支持電動(dòng)汽車和工業(yè)儲(chǔ)能應(yīng)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(lái)陸續(xù)涌現(xiàn)。

通過(guò)不斷推動(dòng)電池管理系統(tǒng)的創(chuàng)新，我們致力于幫助廠家在電動(dòng)汽車和工業(yè)儲(chǔ)能等領(lǐng)域提供更加安全、可靠的解決方案，同時(shí)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低生產(chǎn)成本。每一項(xiàng)新技術(shù)都是在前代技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，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(jì)實(shí)惠。我們將持續(xù)致力于技術(shù)創(chuàng)新，與客戶共同成長(zhǎng)，共同推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

舉報(bào)/反饋

相關(guān)知識(shí)

阻抗法分析監(jiān)測(cè)鋰電的荷電狀態(tài)，健康狀態(tài)和內(nèi)部溫度（阻抗知識(shí)不扎實(shí)更要看）
電池健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命預(yù)測(cè)
廣東比沃新能源申請(qǐng)鋰電池健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)專利，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池健康狀態(tài)準(zhǔn)確分析
基于多點(diǎn)阻抗技術(shù)的鋰離子電池健康狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷方法研究.docx
鋰離子電池電化學(xué)阻抗譜快速測(cè)試方法及健康狀態(tài)估算應(yīng)用
基于電化學(xué)阻抗譜的鋰離子電池健康狀態(tài)估計(jì)研究
天津大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)提出鋰電池在線健康狀態(tài)預(yù)測(cè)的新方法
基于阻抗譜重構(gòu)技術(shù)的電池健康狀態(tài)快速估計(jì)方法
鋰電池健康狀態(tài)快速檢測(cè)儀的研究
鋰離子二次電池智能化充放電技術(shù)

網(wǎng)址: 利用電化學(xué)阻抗譜實(shí)現(xiàn)鋰電池健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)革新 http://m.u1s5d6.cn/newsview1701920.html