一种钠离子电池管理系统的设计与控制方法技术方案

本发明专利技术设计钠离子电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池管理系统的设计与控制方法，该方法包括以下步骤：选择多个用于构成钠离子电池的正负极材料，并分别记录正负极材料的电化学特性；选择多个用于构成钠离子电池的电解液种类，并记录电解液的电化学特性；利用上述物理特性或化学特性，结合数学模型工具，搭建钠离子电池控制器的仿真系统；根据仿真结果，建立基于钠离子电池控制器的实物系统；根据实物系统的模拟结果，分别确定钠离子电池的正负极材料以及电解液种类，组装成钠离子电池成品，并对钠离子电池成品进行电化学性能验证

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池管理系统的设计与控制方法


[0001]本专利技术设计钠离子电池
，具体涉及一种钠离子电池管理系统的设计与控制方法
。

技术介绍

[0002]目前电子设备和电动汽车消费品的迅速发展，锂离子电池需求急剧增加，锂资源受限问题日益突出，促使科学家们寻找当前锂离子技术的替代品
。
相比于锂资源，钠离子电池技术之所以能够获得巨大关注，是因为钠是地球上第四丰富的元素，并且其资源成本较低
。
钠被认为是仅次于锂的最轻最小的元素，具有相似的性质
。
这提供了在钠离子电池
(Sodium Ion battery)
的工业化中不需要太多基础设施改变的优势；此外，钠离子电池的另一个优点是，与锂离子电池技术中用于阳极的铜箔相比，它可以使用更低成本的铝箔作为阳极和阴极的集电器
。
因此，钠离子电池是锂离子技术的低成本替代物的有前途的候选物
。
[0003]但由于钠离子电池目前还处于初步发展阶段，对于钠离子电池的正负极以及电解液的选取还处于摸索阶段；且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钠离子电池管理系统的设计与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100.
选择多个用于构成钠离子电池的正负极材料，并分别记录正负极材料的电化学特性；
S200.
选择多个用于构成钠离子电池的电解液种类，并记录电解液的电化学特性；
S300.
利用步骤
S100
至步骤
S200
中的物理特性或化学特性，结合数学模型工具，搭建钠离子电池控制器的仿真系统，调整控制器的参数和策略，观察并评估仿真系统的响应和性能；
S400.
根据仿真结果，选择或设计相适应的控制电路，输入钠离子电池的动态特性，建立基于钠离子电池控制器的实物系统；
S500.
根据实物系统的模拟结果，分别确定钠离子电池的正负极材料以及电解液种类，组装成钠离子电池成品，并对钠离子电池成品进行电化学性能验证
。2.
根据权利要求1所述的一种钠离子电池管理系统的设计与控制方法，其特征在于：在步骤
S100
中，所述正负极材料的电化学特性包括电池端电压
V、
开路电压
E、
充放电电流
I、
正负极极化阻抗
Rp
和
Rn
以及正负极极化电荷
Qp
和
Qn
；在步骤
S200
中，所述电解液的电化学特性包括内阻
Rs
；在步骤
S300
中，仿真系统可构建运行钠离子电池的等效电路方程，钠离子电池的等效电路方程的构建方法为：将仿真系统中钠离子电池的电化学特性表现为：
V
＝
E
‑
I
‑
R
p
Q
p
‑
R
n
Q
n
其中，
V
是电池端电压，
E
是开路电压，
R
p
是正极极化阻抗，
R
n
是负极极化阻抗，
Q
p
是正极极化电荷，
Q
n
是负极极化电荷，
I
是充放电电流；将正极材料的储钠性能表现为：其中，
Q
p
是正极极化电荷，
t
代表运行时间，
I
是充放电电流，
C
p
是正极极化电容；将负极材料的储钠性能表现为：其中，
Q
n
是负极极化电荷，
t
代表运行时间，
I
是充放电电流，
C
n
是负极极化电容；将电池的最大能量性能表现为：其中，
SOC
为荷电状态，
t
代表运行时间，
I
是充放电电流，
C0为额定容量
。3.
根据权利要求2所述的一种钠离子电池管理系统的设计与控制方法，其特征在于：基于构建的钠离子电池的等效电路方程，仿真系统采用基于状态估计和模型预测控制的充放电策略
。4.
根据权利要求3所述的一种钠离子电池管理系统的设计与控制方法，其特征在于：充放电策略的构建方法为：表示优化目标函数以及表示约束条件，
其中，表示优化目标函数的方程为：约束条件的表示为：
V
k
＝
f(I
k
，
SOC
k
，
T
k
)SOC
k+1
＝
g(I
k

【专利技术属性】
技术研发人员：何学祥，桑成涛，崔武，杨进，
申请(专利权)人：广东嘉尚新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：