一种锂电池循环寿命的预测方法技术

本发明专利技术提供一种锂电池循环寿命的预测方法，将锂电池进行不同循环次数的充放电性能测试以及HPPC性能测试，记录不同循环次数的充放电过程中电压和容量；根据HPPC测试数据中锂电池电压的变化，计算在不同SOC下的充电和放电方向的内阻，计算每个循环次数下的根据不同SOC下拟合的平均值，即均值内阻；在不同循环次数下，将均值内阻与SOC进行拟合，寻找出相应的规律，得到在不同循环次数下的均值内阻；根据均值内阻与循环次数的测试数据进行拟合计算，对电池的循环寿命进行预测。本发明专利技术经过短期的循环测试即可快速预测电池循环寿命，极大地降低了常规测试所产生的时间和资源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池循环寿命的预测方法
本专利技术属于锂电池测试
，具体涉及一种锂电池循环寿命的预测方法。
技术介绍
锂电池在长期使用过程中，内部会发生一系列的电化学反应和物理变化，使得电池性能和容量衰退，直至寿命终了。作为系统供能的关键部分，锂电池的损坏会导致整个系统的故障、崩溃，甚至造成财产损失和人员伤亡。对锂电池的寿命进行预测可以有效判断其未来工作能力，及时发现问题，避免不必要的麻烦和损失。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种锂电池循环寿命的预测方法，能够短时间内预测电池的剩余循环寿命，节省了常规测试所产生的时间，降低了资源浪费。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种锂电池循环寿命的预测方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、将锂电池进行不同循环次数的充放电性能测试以及HPPC性能测试，记录不同循环次数的充放电过程中电压和容量；S2、根据HPPC测试数据中锂电池电压的变化，计算在不同SOC下的充电和放电方向的内阻，计算每个循环次数下的根据不同SOC下拟合的平均值，即均值内阻；在不同循环次数下，将均值内阻与SOC进行拟合，寻找出相应的规律，得到在不同循环次数下的均值内阻；S3、根据均值内阻与循环次数的测试数据进行拟合计算，对电池的循环寿命进行预测；1)根据均值内阻以及相应的容量保持率进行拟合得到均值内阻-容量保持率函数关系式；2)根据电池循环次数以及相应的均值内阻进行拟合得到循环次数-均值内阻函数关系式；3)根据1)和2)的函数关系式，计算电池某一容量保持率时对应的电池循环次数。按上述方案，所述的S1在进行测试时，循环次数为0-1000次，且停止循环测试后的电池处于放电状态。按上述方案，所述的S1在充放电性能测试时，充电电流为1/3C，充电截止电压为4.2V，充电截止电流设为0.13A，放电截止电压设为2.5V，恒流放电电流为0.5C、1C、2C或3C中的一个，C为电池充放电电流大小的比率。按上述方案，所述的S1在HPPC性能测试时，按照以下步骤进行：1)在一定温度下以C的一定倍率恒流放电；2)恒流放电后，电池进行搁置1min以上；3)搁置完成后，再以C的一定倍率恒流充电；4)充电结束后，再进行搁置1min以上；5)以以C的一定倍率恒流放电，使电池SOC下降；将电池搁置15min以上；6)从1)开始重复循环上述步骤，循环次数设置为大于或等于20次；循环结束后，测试完成。按上述方案，所述的一定温度为-20℃-60℃。按上述方案，所述的以C的一定倍率为0.5C、1C、2C或3C。按上述方案，所述的均值内阻-容量保持率函数关系式为：y＝-236.12x2+11.74x+0.8567其中，x表示均值内阻，y表示容量保持率。按上述方案，所述的循环次数-均值内阻函数关系式为：x＝0.0718z+27.763其中，z表示电池循环次数，x表示均值内阻。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对电池进行短期循环，不改变原有的测试方法，只需要增加不同循环次数后的HPPC性能测试，从不同的SOC点提取均值内阻，建立模型，从而最终建立一种通过短期测试实现对锂离子电池长期循环寿命预测的方法，所需时间不长，并且不需要昂贵精密的测试设备和复杂的理论计算，经过短期的循环测试即可快速预测电池循环寿命，极大地降低了常规测试所产生的时间和资源浪费。附图说明图1为不同循环次数下欧姆内阻随SOC的变化曲线图。图2为均值内阻随循环次数的变化曲线图。图3为均值内阻与容量保持率的拟合关系图。具体实施方式下面结合具体实例对本专利技术做进一步说明。一种锂电池循环寿命的预测方法，包括以下步骤：S1、将锂电池进行不同循环次数(0-1000次，且停止循环测试后的电池处于放电状态)的充放电性能测试以及HPPC性能测试，记录不同循环次数的充放电过程中电压和容量。在充放电性能测试时，充电电流为1/3C，充电截止电压为4.2V，充电截止电流设为0.13A，放电截止电压设为2.5V，恒流放电电流为0.5C、1C、2C或3C中的一个，C为电池充放电电流大小的比率。充放电倍率＝充放电电流/额定容量；例如：额定容量为100mAh的电池用20mA放电时，其放电倍率为0.2C。电池放电C率，1C、2C、0.2C是电池放电速率：表示放电快慢的一种量度。所用的容量1小时放电完毕，称为1C放电；5小时放电完毕，则称为1/5＝0.2C放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。对于24AH电池来说，2C放电电流为48A，0.5C放电电流为12A。在HPPC性能测试时，按照以下步骤进行：1)在一定温度(-20℃-60℃)下以C的一定倍率(0.5C、1C、2C或3C)恒流放电；2)恒流放电后，电池进行搁置1min以上；3)搁置完成后，再以以C的一定倍率恒流充电；4)充电结束后，再进行搁置1min以上；5)以以C的一定倍率恒流放电，使电池SOC下降；将电池搁置15min以上；6)从1)开始重复循环上述步骤，循环次数设置为大于或等于20次；循环结束后，测试完成。S2、根据HPPC测试数据中锂电池电压的变化，计算在不同SOC下的充电和放电方向的内阻，计算每个循环次数下的根据不同SOC下拟合的平均值，即均值内阻；在不同循环次数下，将均值内阻与SOC进行拟合，寻找出相应的规律，得到在不同循环次数下的均值内阻。S3、根据均值内阻与循环次数的测试数据进行拟合计算，对电池的循环寿命进行预测；1)根据均值内阻以及相应的容量保持率进行拟合得到均值内阻-容量保持率函数关系式：y＝-236.12x2+11.74x+0.8567其中，x表示均值内阻，y表示容量保持率。2)根据电池循环次数以及相应的均值内阻进行拟合得到循环次数-均值内阻函数关系式：x＝0.0718z+27.763其中，z表示电池循环次数，x表示均值内阻。3)根据1)和2)的函数关系式，计算电池某一容量保持率时对应的电池循环次数。下面以18650锂电池为例进行进一步说明。一种锂离子电池循环寿命的快速预测方法，包括以下步骤：步骤1：将18650锂电池进行不同循环次数的充放电性能测试以及HPPC性能测试，记录不同循环次数的充放电过程中电压、容量等参数。步骤2：根据HPPC测试数据中电池电压的变化，计算在不同SOC下的充电和放电方向的欧姆内阻，在不同循环次数下，将其均值与SOC进行拟合，如图1所示，在对18650锂电池进行300次循环寿命实验后，在不同循环次数后对电池进行HPPC放电实验，在不同SOC下提取充放电电压，对欧姆内阻进行辨识，得到在不同SOC下电池欧姆内阻的变化规律，如图1所示，从图中可以发现，当SOC＜0.1欧姆内阻变化剧烈，当SOC＞0.1时，欧姆内阻能够稳定在一个范围内波动，我们不妨将SOC＞0.1时的不同循环次数下的欧姆内阻做平均值处理，即取该范围内的平均值作为均值内阻R*，因此，不同循环次数下则有对应的均值内阻R*，因此我们就得到了如图2所示的在不同循环次数下的均值内阻的变化曲线；步骤3：根据均值内阻与循环次数的测试数据进行拟合计算，对电池的循环寿命进行预测；如图2、3所示，所述拟合计算的方法，具体包括以下步骤：1)根据均值内阻以及相应的容量保持率进行拟合得到线性函数关系式：y＝-236.12x2+11.74x+0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池循环寿命的预测方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、将锂电池进行不同循环次数的充放电性能测试以及HPPC性能测试，记录不同循环次数的充放电过程中电压和容量；S2、根据HPPC测试数据中锂电池电压的变化，计算在不同SOC下的充电和放电方向的内阻，计算每个循环次数下的根据不同SOC下拟合的平均值，即均值内阻；在不同循环次数下，将均值内阻与SOC进行拟合，寻找出相应的规律，得到在不同循环次数下的均值内阻；S3、根据均值内阻与循环次数的测试数据进行拟合计算，对电池的循环寿命进行预测；1)根据均值内阻以及相应的容量保持率进行拟合得到均值内阻‑容量保持率函数关系式；2)根据电池循环次数以及相应的均值内阻进行拟合得到循环次数‑均值内阻函数关系式；3)根据1)和2)的函数关系式，计算电池某一容量保持率时对应的电池循环次数。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池循环寿命的预测方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、将锂电池进行不同循环次数的充放电性能测试以及HPPC性能测试，记录不同循环次数的充放电过程中电压和容量；S2、根据HPPC测试数据中锂电池电压的变化，计算在不同SOC下的充电和放电方向的内阻，计算每个循环次数下的根据不同SOC下拟合的平均值，即均值内阻；在不同循环次数下，将均值内阻与SOC进行拟合，寻找出相应的规律，得到在不同循环次数下的均值内阻；S3、根据均值内阻与循环次数的测试数据进行拟合计算，对电池的循环寿命进行预测；1)根据均值内阻以及相应的容量保持率进行拟合得到均值内阻-容量保持率函数关系式；2)根据电池循环次数以及相应的均值内阻进行拟合得到循环次数-均值内阻函数关系式；3)根据1)和2)的函数关系式，计算电池某一容量保持率时对应的电池循环次数。2.根据权利要求1所述的锂电池循环寿命的预测方法，其特征在于：所述的S1在进行测试时，循环次数为0-1000次，且停止循环测试后的电池处于放电状态。3.根据权利要求1所述的锂电池循环寿命的预测方法，其特征在于：所述的S1在充放电性能测试时，充电电流为1/3C，充电截止电压为4.2V，充电截止电流设为0.13A，放电截止电压设为2.5V，恒流放电电...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘小燕，窦雅盛，武鸿辉，余俊锋，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42