一种锂离子电池循环寿命的评估预测方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池循环寿命的评估预测方法，包括以下步骤：包括以下步骤：（1）根据运行可靠性理论，计算电池循环寿命的达到放电终点的循环周数；（2）基于放电容量方差和放电容量熵的限制性指标，衡量温度环境中电池充放电循环状态的限制性；（3）在电池充放电测试排序方面，采取分类排序的方式：为了平衡计算时间和计算精度的要求，仅对涉及正常和到异常提前到达循环放电终点的电池，搜索由这些电池充放电循环截止的循环次数，对循环次数进行排序，然后对于循环次数较少的电池，使用放电容量限制性指标加权得到的综合限制性指标进行快速排序，实现电池循环次数特征提取实现循环寿命的准确评估预测，满足不同电池循环寿命测试需求。

An evaluation and prediction method for cycle life of Li-ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池循环寿命的评估预测方法
本专利技术涉及锂离子电池
，特别是一种锂离子电池循环寿命的评估预测方法。
技术介绍
锂离子电池被广泛应用移动数码产品，近年来也被作为储能系统用于电动汽车之中。使用寿命是衡量电池性能的重要指标，目前在锂离子电池的研发、检验和选型过程中广泛使用的寿命测试方法是在一定工况下进行循环测试，目前用于测试锂离子电池循环寿命的标准一般参照我国现行的两个标准中的规定：QC/T743-2006电动汽车用锂离子蓄电池和QB/T2502-2000锂离子蓄电池总规范，其测试过程均需要耗费大量的时间。针对于此，中国专利技术专利CN106124997A公开了一种磷酸铁锂电池的高温寿命测试方法，取已完成化成的磷酸铁锂电池，先在设定温度下进行小电流满充，充满后在高温条件下进行特定时间的小电流浮充，浮充完成后在设定温度下放电，以上工步为1次循环，若干次循环后，设定温度条件下取3次容量，与标称容量的75％进行比较判定是否合格，该专利技术的磷酸铁锂电池的高温寿命测试方法具有测试准确性高、测试周期短、测试过程方便和参考性强的特点。但是，该方法只适用于磷酸铁锂电池，其测试过程是基于统计方式形成的，测试准确性和耗时也存在一定的限制。
技术实现思路
本专利技术技术提出锂离子电池循环寿命的评估预测方法，结合电池的开路电压、内阻，通过测量温度环境下电池的放电容量，快速准确地对电池的循环寿命进行评估预测。本专利技术可以通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种锂离子电池循环寿命的评估预测方法，包括以下步骤：(1)根据运行可靠性理论，考虑电池所处温度环境、开路电压和自身内阻，采用计入峭度统计因素和充放电的电池寿命可靠性模型，由此计算电池循环寿命的达到放电终点的循环周数；(2)基于放电容量方差和放电容量熵的限制性指标，衡量温度环境中电池充放电循环状态的限制性；(3)在电池充放电测试排序方面，采取分类排序的方式：为了平衡计算时间和计算精度的要求，仅对涉及正常和到异常提前到达循环放电终点的电池，搜索由这些电池充放电循环截止的循环次数，对循环次数进行排序，然后对于循环次数较少的电池，使用放电容量和内阻限制性指标加权得到的综合限制性指标进行快速排序，实现电池循环次数特征提取。进一步的，在第(1)步中，综合考虑电池所处温度环境、开路电压和自身内阻后，电池的可靠性模型下式所示：进一步的，在第(2)步中，所述限制性指标包括基于放电容量方差的电池充放电循环限制性指标、基于放电容量熵的电池充放电循环限制性指标。进一步的，所述基于放电容量方差的电池充放电循环限制性指标中，温度环境正常充放电电池充放电容量方差可表示为：式中，n和ηi0分别为正常充放电时温度环境的放电容量和电池第i次的放电容量，电池k次达到循环放电终点后，温度环境的放电容量方差可表示为：式中，ηk,i为电池k次达到循环放电终点后，电池i次的放电容量，综上所述，定义电池k关于充放电容量方差的限制性指标如下式所示：进一步的，所述基于放电容量熵的电池充放电循环限制性指标中，定义温度环境正常运行时电池各次的放电容量容量熵H0如下式所示：式中，ηi0(或ηj0)分别为正常充放电时温度环境的放电容量和电池第i(或j)次的放电容量，电池k次达到循环放电终点后，温度环境电池次的放电容量容量熵Hk定义如下式所示：式中，ηk,i(或ηk,j)为电池k次达到循环放电终点后，电池i(或j)次的放电容量；定义电池k基于充放电容量熵的限制性指标如下式所示：同理，可对下式的指标进行归一化，可得基于充放电容量熵的归一化指标如下式所示。式中，进一步地，循环寿命放电的终点设定为首次放电容量的80％，内阻为电池满充状态下的内阻，开路电压为满充状态搁置稳定后的电池电压。本专利技术锂离子电池循环寿命的评估预测方法具有如下有益的技术效果：采用本专利技术的方法，可结合电池的开路电压、内阻计算下温度环境充放电循环状态下的电池循环寿命，能够有效提取电池循环寿命的微弱影响因素，精确预测和评估电池循环寿命，准确性高，耗时短，满足不同锂离子电池类型循环寿命预测评估的需求。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例及对本专利技术产品作进一步详细的说明。本专利技术公开了一种锂离子电池循环寿命的评估预测方法，包括以下步骤：(1)根据运行可靠性理论，考虑电池所处温度环境、开路电压和自身内阻，采用计入峭度统计因素和充放电的电池寿命可靠性模型，由此计算电池循环寿命的达到放电终点的循环周数；(2)基于放电容量方差和放电容量熵的限制性指标，衡量温度环境中电池充放电循环状态的限制性；(3)在电池充放电测试排序方面，采取分类排序的方式：为了平衡计算时间和计算精度的要求，仅对涉及正常和到异常提前到达循环放电终点的电池，搜索由这些电池充放电循环截止的循环次数，对循环次数进行排序，然后对于循环次数较少的电池，使用放电容量和内阻限制性指标加权得到的综合限制性指标进行快速排序，实现电池循环次数特征提取。进一步的，在第(1)步中，综合考虑电池所处温度环境、开路电压和自身内阻后，电池的可靠性模型下式所示：进一步的，在第(2)步中，所述限制性指标包括基于放电容量方差的电池充放电循环限制性指标、基于放电容量熵的电池充放电循环限制性指标。进一步的，所述基于放电容量方差的电池充放电循环限制性指标中，温度环境正常充放电电池充放电容量方差可表示为：式中，n和ηi0分别为正常充放电时温度环境的放电容量和电池第i次的放电容量，电池k次达到循环放电终点后，温度环境的放电容量方差可表示为：式中，ηk,i为电池k次达到循环放电终点后，电池i次的放电容量，综上所述，定义电池k关于充放电容量方差的限制性指标如下式所示：进一步的，所述基于放电容量熵的电池充放电循环限制性指标中，定义温度环境正常运行时电池各次的放电容量容量熵H0如下式所示：式中，ηi0(或ηj0)分别为正常充放电时温度环境的放电容量和电池第i(或j)次的放电容量，电池k次达到循环放电终点后，温度环境电池次的放电容量容量熵Hk定义如下式所示：式中，ηk,i(或ηk,j)为电池k次达到循环放电终点后，电池i(或j)次的放电容量；定义电池k基于充放电容量熵的限制性指标如下式所示：同理，可对下式的指标进行归一化，可得基于充放电容量熵的归一化指标如下式所示。式中，进一步地，循环寿命放电的终点设定为首次放电容量的80％，内阻为电池满充状态下的内阻，开路电压为满充状态搁置稳定后的电池电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池循环寿命的评估预测方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)根据运行可靠性理论，考虑电池所处温度环境、开路电压和自身内阻，采用计入峭度统计因素和充放电的电池寿命可靠性模型，由此计算电池循环寿命的达到放电终点的循环周数；/n(2)基于放电容量方差和放电容量熵的限制性指标，衡量温度环境中电池充放电循环状态的限制性；/n(3)在电池充放电测试排序方面，采取分类排序的方式：为了平衡计算时间和计算精度的要求，仅对涉及正常和到异常提前到达循环放电终点的电池，搜索由这些电池充放电循环截止的循环次数，对循环次数进行排序，然后对于循环次数较少的电池，使用放电容量和内阻限制性指标加权得到的综合限制性指标进行快速排序，实现电池循环次数特征提取。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池循环寿命的评估预测方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)根据运行可靠性理论，考虑电池所处温度环境、开路电压和自身内阻，采用计入峭度统计因素和充放电的电池寿命可靠性模型，由此计算电池循环寿命的达到放电终点的循环周数；
(2)基于放电容量方差和放电容量熵的限制性指标，衡量温度环境中电池充放电循环状态的限制性；
(3)在电池充放电测试排序方面，采取分类排序的方式：为了平衡计算时间和计算精度的要求，仅对涉及正常和到异常提前到达循环放电终点的电池，搜索由这些电池充放电循环截止的循环次数，对循环次数进行排序，然后对于循环次数较少的电池，使用放电容量和内阻限制性指标加权得到的综合限制性指标进行快速排序，实现电池循环次数特征提取。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池循环寿命的评估预测方法，其特征在于：在第(1)步中，综合考虑电池所处温度环境、开路电压和自身内阻后，电池的可靠性模型下式所示：





3.根据权利要求2所述的锂离子电池循环寿命的评估预测方法，其特征在于：在第(2)步中，所述限制性指标包括基于放电容量方差的电池充放电循环限制性指标、基于放电容量熵的电池充放电循环限制性指标。


4.根据权利要求3所述的锂离子电池循环寿命的评估预测方法，其特征在于：所述基于放电容量方差的电池充放电循环限制性指标中，温度环境正常充放电电池充放电容量方差可表示为：



式中，n和ηi0分别为正...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖利隆，肖利敏，肖文杰，杨凯鑫，范海满，
申请(专利权)人：深圳赛骄阳能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44