18650型锂离子电池的循环容量衰减研究
车用锂离子动力电池循环寿命衰减预测方法
车用锂离子动力电池循环寿命衰减预测方法
代磊;钱凯程;谢欢;沈驰
【期刊名称】《汽车与新动力》
【年(卷),期】2024(7)1
【摘要】随着新能源汽车市场占有率不断上升,如何精准预测其装配的锂离子动力电池在实际使用过程中的循环寿命衰减情况成为了重点关注问题。
为此,将动力电池特性参数引入灰色预测模型,建立了一种车用锂离子动力电池循环寿命衰减预测方法;利用动力电池循环的小样本信息训练所建立的电池容量保持率迭代算法,对电池在多温度及工况下的容量衰减情况进行预测,并对影响预测方法精度的部分因素进行分析。
结果表明:车用锂离子动力电池循环寿命衰减预测方法可以在满足一定精度的前提下,对动力电池循环过程中的容量衰减情况进行有效预测,并具备多温度及循环工况下的适应性。
【总页数】5页(P72-76)
【作者】代磊;钱凯程;谢欢;沈驰
【作者单位】上海机动车检测认证技术研究中心有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
【相关文献】
1.车用动力电池循环寿命衰减的测试与拟合
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基于UKF的18650锂离子电池健康状况估计
基于UKF的18650锂离子电池健康状况估计汪秋婷;姜银珠;陆赟豪【摘要】根据18650型锂离子单体电池的特性分析,建立了电路等效模型和电化学模型相结合的电池模型,以实时在线辨识锂离子电池欧姆内阻为目标,利用无迹Kalman(UKF)滤波算法,实现了对电池欧姆内阻的在线辨识,开展了锂离子电池健康状况(SOH)估计实验,建立了适用于18650型锂离子电池的SOH估计模型.仿真结果显示,该模型同时考虑电池内阻在不同工况下的变化趋势和充放电电流大小等因素,为实现锂离子电池健康状况精确估计提供了较好的理论基础.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】4页(P543-546)【关键词】18650锂离子电池;健康状况(SOH);UKF【作者】汪秋婷;姜银珠;陆赟豪【作者单位】浙江大学城市学院,浙江杭州310015;浙江大学,浙江杭州310000;浙江大学,浙江杭州310000【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池的健康状况(SOH，State of Health)是指在一定条件下，电池所能充入或放出电量与电池标称容量的百分比。
相对于锂离子电池荷电状态(SOC)的研究，电池SOH研究相关的文献很少，电池SOH实际表现在电池内部某些参数(如内阻、容量等)的变化上。
SAFT公司的研究人员提出了寿命衰减模型[1]，该模型一般只用于作电池寿命衰减的定性分析；NING等[2]根据大量实验数据推导出了一个锂离子电池的循环寿命经验模型，该模型由于考虑电池的很多物理因素，因此，并不能很好地适应不同电池；SALKIND等[3]提出一种基于模糊逻辑的SOH估计算法，通过交流阻抗来估计SOH，该算法目前已经在某些电池管理系统(Battery management system,BMS)中实现，但不太适用于车辆电池管理系统；Jonghoon Kim[4]利用卡尔曼滤波算法估计了电池的内阻和容量的变化规律，为SOH的估计提出了一种新的、有效的方法。
锂离子电池寿命衰减的研究报告
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随着充放电次数的增加，锂离子电 池的容量逐渐下降，内阻逐渐增大。
通过对比不同品牌和型号的锂离子 电池，发现其寿命衰减特性存在差 异。
实验结论
锂离子电池寿命衰减的实验研究结 果表明，锂离子电池的寿命衰减与 充放电次数、温度、荷电状态等因 素有关。
温度对锂离子电池寿命衰减也有显 著影响。高温下充放电会使电池性 能下降更快，寿命衰减更严重。
安全性
研发新型电极材料：提高电 池性能，延长使用寿命
拓展应用领域：开发高能量 密度和长寿命的锂离子电池，
满足不同领域需求
拓展锂离子电池的应用领域
储能领域：利用锂离子电池 储存可再生能源，解决能源 波动问题，提高能源利用效 率
航空航天：探索锂离子电池 在航空航天领域的应用，提
高飞行器的性能和安全性
电动汽车：提高锂离子电池 的能量密度和寿命，降低成 本，推动电动汽车的普及
锂离子电池容量衰减随充放电循环次数的增加而降低 温度对锂离子电池寿命衰减有显著影响，高温下衰减更快 锂离子电池的寿命衰减与正负极材料性能退化有关 通过实验数据分析，得出锂离子电池寿命衰减的规律和趋势
结果与讨论
实验结果表明，锂离子电池的寿命 衰减与充放电次数、温度和电流密 度等因素有关。
在不同温度和电流密度下，锂离子 电池的寿命衰减表现出不同的规律。
开发新型锂离子电池材料
开发高能量密度材料：提高电池的能量密度，延长电池的寿命 开发高稳定性材料：提高电池的稳定性，降低电池的衰减速度 开发新型电解质材料：提高电池的离子传导性能，降低内阻，减少损耗 开发新型电极材料：提高电极的电化学性能，增强电池的充放电能力
锂离子电池寿命 衰减的研究展望
锂离子电池生命周期及衰减机制探究
锂离子电池生命周期及衰减机制探究锂离子电池是一种常见且广泛应用于移动设备、电动车和储能系统等领域的电池技术。
了解锂离子电池的生命周期及衰减机制对于延长电池寿命、提高能源利用效率以及减少对环境影响具有重要意义。
本文将探究锂离子电池的生命周期以及导致其衰减的机制，并讨论一些可能的解决方案。
锂离子电池的生命周期可以分为充电和放电过程。
在充电过程中，锂离子从正极（一般使用锂铁磷酸盐或钴酸锂）释放出来并在负极（一般使用石墨）嵌入，此时电池处于储能状态。
而在放电过程中，锂离子从负极脱嵌并嵌入到正极，释放出储存的电能供外部设备使用。
然而，锂离子电池随着使用时间的增加会逐渐衰减，导致容量下降和循环数减少。
这主要是由于以下几个机制所致：1. 电解液的降解：锂离子电池的电解液是由有机溶剂、盐和添加剂组成的。
在长时间使用和高温条件下，电解液会发生分解、氧化或还原反应，导致电池容量下降。
2. 正负极材料的损耗：在充放电过程中，正极和负极材料会发生纳米尺度的体积变化，导致颗粒结构破碎和材料层剥离。
这种结构破坏会降低电池的导电性能和增加内阻，从而减少电池的循环寿命。
3. 锂离子的损失：锂离子在充放电过程中不完全嵌入或脱嵌，导致部分锂离子无法恢复到原有嵌入状态，从而减少电池的可逆容量。
同时，锂离子还可能与电解液中的杂质发生反应，形成过多的固态界面，限制锂离子的传输速率。
为了解决锂离子电池的衰减问题并延长其寿命，一些潜在的解决方案已经被提出：1. 优化电解液配方：改进电解液的成分和结构，以减少电解液的分解和降解，提高电池的稳定性和容量保持率。
例如，使用功能化添加剂、氟化剂和阻燃剂等来改善电解液的性能和安全性。
2. 设计稳定的电极材料：研发新型电极材料，能够抵抗结构破坏和颗粒层剥离，提高电池的充放电效率和循环寿命。
例如，采用纳米材料、多孔材料和复合材料等来增加电极的稳定性和导电性能。
3. 优化电池管理系统：改善电池的充放电控制策略，避免过充和过放等极端条件，减少对电池的损害。
锂离子电池循环寿命研究综述
锂离子电池循环寿命研究综述陶文玉;张敏;徐霁旸【摘要】循环寿命是衡量锂离子电池的重要指标之一,其影响因素是多方面的.对近年来锂离子电池在循环寿命方面的研究进行综述,重点阐述了循环寿命的影响因素,包括电池材料的老化衰退、充放电制度、温度以及单体一致性等.另外,简单介绍了锂电池循环寿命的预测方法.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)007【总页数】3页(P1082-1084)【关键词】锂离子电池;循环寿命;影响因素;寿命预测【作者】陶文玉;张敏;徐霁旸【作者单位】合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011【正文语种】中文【中图分类】TM912.9近几十年来，随着能源危机及环境问题的突出，新能源产业发展迅速，尤其是电池行业。
其中，锂离子电池由于其能量密度高、无记忆效应、自放电小且循环寿命长而在各个领域得到广泛使用，如电子产品、电动工具、电动汽车以及储能领域等[1-2]。
电池的性能总体可分为电性能和可靠性两大类，寿命是衡量其电性能的重要指标之一。
对于能量型电池，一般认为电池的可用容量衰减到初始容量的80%时，即为寿命终止。
电池的寿命包括循环寿命和日历寿命，前者是指电池以一定的充放电制度进行循环至寿命终止时的循环次数，后者是指电池在某个状态下存储至寿命终止时所需的时间。
锂电池在充放电过程中会发生很多复杂的物理及化学反应，因此影响锂电池循环寿命的因素有很多。
另一方面，循环寿命测试往往耗时长且成本高，电池寿命的正确评估对锂电池的生产开发及电池健康管理系统有一定的指导作用。
1 循环寿命的影响因素1.1 电池材料的老化衰退锂电池内部的材料主要包含：正负极活性物质、粘结剂、导电剂、集流体、隔膜以及电解液。
锂电池在使用过程中，这些材料会伴随着一定程度的衰退和老化。
唐致远等[3]认为，锰酸锂电池容量衰减因素有：正极材料的溶解、电极材料的相变化、电解液分解、界面膜的形成和集流体腐蚀等。
《18650锂离子电池在机械滥用下的安全性能研究》
《18650锂离子电池在机械滥用下的安全性能研究》篇一摘要：随着新能源技术的发展和环保理念的深入人心，锂离子电池因其高能量密度、长寿命等优点在众多领域得到广泛应用。
其中，18650锂离子电池以其稳定的性能和适中的成本成为许多设备的首选电源。
然而，在机械滥用的情况下，其安全性能的表现尤为关键。
本文通过实验研究，探讨了18650锂离子电池在机械滥用条件下的安全性能，为电池的安全使用提供理论依据。
一、引言随着电子设备的快速发展和广泛应用，对电源的性能和安全性能要求日益提高。
18650锂离子电池以其高能量密度、长寿命和环保特性，在移动电源、电动汽车、储能系统等领域得到广泛应用。
然而，锂离子电池在极端条件下可能出现的安全问题也备受关注。
机械滥用作为一种潜在的极端条件，对电池的安全性能提出了更高的要求。
因此，对18650锂离子电池在机械滥用下的安全性能进行研究具有重要意义。
二、研究方法本研究采用实验研究法，通过模拟机械滥用条件，对18650锂离子电池的安全性能进行测试。
实验中，我们采用了不同品牌和容量的18650电池，通过短路、过充、挤压、针刺等手段模拟机械滥用情况，并记录电池的电压、温度、形变等数据，分析其安全性能。
三、实验结果与分析1. 短路实验：在短路条件下，18650锂离子电池的内部温度迅速升高，并伴随有明显的热失控现象。
然而，大部分电池能够通过内部安全阀迅速泄压，防止了热失控的进一步发展。
2. 过充实验：过充条件下，电池的电压和温度持续上升。
部分电池出现了热失控现象，并伴随有气体释放和外壳膨胀。
这表明过充是导致电池失效和安全问题的主要因素之一。
3. 挤压实验：在挤压条件下，电池的形变程度与挤压程度成正比。
当形变达到一定程度时，电池内部可能出现短路现象，导致热失控和气体释放。
4. 针刺实验：针刺实验中，针刺对电池的破坏程度较大，几乎所有被针刺的电池都出现了热失控现象，并伴随有明显的形变和气体释放。
四、结论通过本实验研究，我们得出以下结论：在机械滥用条件下，18650锂离子电池的安全性能受到不同程度的挑战。
锂电池容量衰退的原因总结与分析
锂电池容量衰退的原因总结与分析一、析锂和SEI膜本文综合分析了锂离子电池容量衰退机理，对影响锂离子电池老化与寿命的因素进行分类整理，详细阐述了过充、SEI膜生长与电解液、自放电、活性材料损失、集流体腐蚀等多种机理，总结了近年来各领域学者在电池老化机理方面的研究进展，详细分析了锂离子电池老化影响因素与作用方式，阐述了老化副反应建模方法。
（1）锂离子电池老化原因分类与影响1、锂离子电池老化原因分类锂离子电池的老化过程受其在电动汽车上的成组方式、环境温度、充放电倍率和放电深度等多种因素影响，容量及性能衰退通常是多种副反应过程共同作用的结果，与众多物理及化学机制相关，其衰减机理与老化形式十分复杂。
综合近年来国内外的研究进展，目前影响锂离子电池容量衰退机理的主因包括：SEI膜生长、电解液分解、锂离子电池自放电、电极活性材料损失、集流体腐蚀等。
在实际的锂离子电池老化过程中，各类副反应伴随着电极反应同时发生，各类老化机理共同作用，相互耦合，增大了老化机理研究的难度。
2、锂离子电池老化影响锂离子电池老化对电池综合性能具有比较深刻的影响，主要体现在充放电性能下降、可用容量衰减、热稳定性下降等。
锂离子电池老化后主要的外特性表现为可用容量下降与电池内阻上升，进而导致锂离子电池的实际充放电容量、最大可用充放电功率等下降；同时因锂离子电池内阻上升，在使用过程中伴随生热增加、模组内温度上升、温度不一致性增大等问题，对锂离子电池热管理系统要求提高；而锂离子电池内部的副反应等则因电池成组方式、连接结构等导致单体使用工况存在差异，随着电池使用，电池内各单体间的老化速度存在差异，加剧了锂离子电池组不一致性的产生。
锂离子电池的开路电压曲线表征了当前锂离子电池内部电动势。
随着锂离子电池老化后，开路电压曲线相对于原始状态会发生一定程度的偏移或变形，从而导致锂离子电池的实际充放电电压曲线会发生变化，影响实际使用过程中的电池管理系统电池状态估算精度。
锂离子电池循环寿命与容量的关系研究
锂离子电池循环寿命与容量的关系研究锂离子电池是一种目前流行的电池类型，在各种便携式电子产品，如手机、笔记本电脑和平板电脑等中得到广泛应用。
随着科技的不断进步，锂离子电池的循环寿命和容量一直是研究的重点。
本文将探讨锂离子电池循环寿命和容量之间的关系。
首先，什么是循环寿命和容量？锂离子电池的循环寿命指的是电池在一定条件下能够进行的充放电周期的次数。
在锂离子电池的使用过程中，每次充放电都会造成电池内部化学反应的变化，导致电池容量的下降和循环寿命的缩短。
电池容量是指电池能够存储和释放的电能量。
在他的电池容量下降后，同样的工作时间需要更多的充电，这就会影响电池的使用时间和便携性，因此电池容量是衡量衡量一颗锂离子电池品质好坏的一个重要的指标。
影响锂离子电池循环寿命和容量的因素有多个因素影响锂离子电池的循环寿命和容量。
以下是最重要的几个因素：1.充电和放电速率：较高的充放电速率会导致电池内部化学反应的猛烈变化，从而加速容量的下降和循环寿命的缩短。
2.使用环境条件：极端的温度条件和高湿度可能会导致电池内部化学反应失控，从而缩短循环寿命和降低容量。
3.充电器品质：合适的充电器品质可以控制电池的充电速率和保证充电器的安全性，从而减缓化学反应的速度，延长循环寿命和容量。
4.电池厂家和电池质量的差异：好的厂商设计好的产品可避免潜在的质量问题，从而提高电池寿命和容量。
电池容量与电池寿命的关系随着电池循环寿命的逐渐缩短，电池容量所下降的速度也会加快。
这是由于电池的能力已经被化学反应的消耗削减了。
因此，电池的寿命和容量是紧密相关的。
研究表明，在室温下，典型的锂离子电池循环寿命包含500-1000个充放电周期。
在循环寿命内，电池容量通常逐渐下降。
电池容量的下降速度会被各种因素所影响，这样每颗电池的下降速度可能会有所不同。
总结锂离子电池的循环寿命和容量是紧密相关的。
随着电池使用次数的增加，电池的容量也会逐渐下降。
因此，电池的循环寿命和容量是需要关注的两个重要指标。