电池日历寿命的预估方法与流程

本发明涉及电池，尤其是涉及一种电池日历寿命的预估方法。

背景技术：

1、锂电池广泛应用于生产生活中，无论是做为动力能源还是储能装置，均对锂电池的使用寿命有较高的要求。电池的寿命包括循环寿命和日历寿命，由于在常温下进行电池日历寿命的测试往往需要数年时间，不能满足科技快速发展、产品快速更迭换代的要求，故加速寿命试验和锂离子电池寿命预测及评价方法应运而生。

2、由于不同型号、不同材料、不同soc状态的电池具有不同的反应活化能，而目前现有技术在预测电池日历寿命时，往往不考虑电池的soc状态对反应活化能ea的影响，认为不同soc状态下同一型号的电池的反应活化能ea为某一定值(具体地，在预测电池日历寿命时，反应活化能ea一般根据经验值当作一个常数来看，而未进行精确计算；而实际上，不同soc状态下电池的反应活化能ea是不同的)，从而给电池日历寿命的预测结果带来较大的误差。

3、有鉴于此，有必要设计一种预测结果更加准确可靠的电池日历寿命的预估方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电池日历寿命的预估方法，能够快速、准确可靠地预估电池的日历寿命。

2、本发明提供一种电池日历寿命的预估方法，包括以下步骤：

3、s1、提供多个相同型号、相同soc状态的电池，将其分为多个组，每个所述组包括至少一个所述电池；在第一温度下，测试各个所述组中的电池的初始容量及初始内阻；

4、s2、将多个所述组中的电池分别放置在不同老化温度t下存放，并每隔一段时间测试各个所述组中的电池的恢复容量及当前内阻，直至各个所述电池的恢复容量和当前内阻中的任一项达到电池日历寿命测试所设定的限定条件，从而得到各个所述组中的电池的日历寿命life；其中，t的单位为k，life的单位为天，所述老化温度t大于或等于318k；

5、s3、根据阿伦尼乌斯指数模型life＝aexp{ea/(kt)}，得到电池日历寿命特征方程ln(life)＝lna+ea/(kt)；其中，a为指前因子，其数值为常数；t为开尔文温度；k为玻尔兹曼常数，k＝8.617×10-5ev/k；ea为电池的反应活化能；

6、取各个所述组中的电池的老化温度t的倒数和日历寿命life的对数，得到多个特征点，各个所述特征点的横纵坐标值为(1/t,ln(life))；

7、以1/t为横坐标、ln(life)为纵坐标建立与所述电池日历寿命特征方程相关的坐标系，将多个所述特征点在所述坐标系中进行线性拟合，得到(1/t)-ln(life)曲线；根据所述(1/t)-ln(life)曲线的斜率ea/k，计算得到ea；

8、s4、根据阿伦尼乌斯公式af＝exp{(ea/k)·[(1/tu)-(1/tt)]}，计算得到af；其中，af为加速因子；tu为预测温度，tt为已知的老化温度，tu和tt的单位均为k；

9、根据日历寿命预测公式life(tu)＝life(tt)*af，计算在当前soc状态下，电池在预测温度tu下对应的日历寿命life(tu)；其中，life(tt)为电池在已知的老化温度下对应的日历寿命。

10、在一种可实现的方式中，所述电池日历寿命的预估方法还包括：

11、s5、分别提供多种相同型号、不同soc状态的电池，每种soc状态的电池的数量均为多个，分别对各种soc状态的电池进行上述s1至s4步骤处理，从而分别得到所述电池在不同soc状态下的日历寿命预测公式。

12、在一种可实现的方式中，每个所述组包括多个所述电池；上述s2步骤中，所述组中的电池的日历寿命life为所述组中的多个所述电池的日历寿命的平均值。

13、在一种可实现的方式中，所述组的数量为至少三组，每个所述组包括至少三个所述电池。

14、在一种可实现的方式中，上述s2步骤中，所述老化温度t的范围为318k～363k。

15、在一种可实现的方式中，所述组的数量为至少三组；上述s2步骤中，多个所述组中电池的老化温度t依次递增，且多个所述组之间的老化温度t的梯度为2℃-20℃。

16、在一种可实现的方式中，所述组的数量为至少三组；上述s2步骤中，多个所述组中电池的老化温度t依次递增，且多个所述组中电池的恢复容量及内阻的测试间隔时间依次递减。

17、在一种可实现的方式中，上述s2步骤中，所述电池的恢复容量和当前内阻中的任一项达到电池日历寿命测试所设定的限定条件，具体包括：所述电池的恢复容量与其初始容量的比值小于0.8000；或，所述电池的当前内阻与其初始内阻的比值大于2.0000。

18、在一种可实现的方式中，上述s2步骤中，在测试所述组中的电池的恢复容量及当前内阻之前，先对所述组中的电池进行控温处理，以使所述组中的电池在测试恢复容量及当前内阻时的温度与所述第一温度之间的差值不超过2℃。

19、在一种可实现的方式中，上述s2步骤中，所述组中电池的恢复容量的测试方法包括：将存放后的电池先放电至规定的下限电压，再将所述电池充电至规定的上限电压，再将所述电池放电至所述规定的下限电压，测得所述电池第二次放电的放电容量，即为所述电池的恢复容量。

20、在一种可实现的方式中，上述s2步骤中，所述电池在测试恢复容量之后，若所述电池的恢复容量和当前内阻均未达到电池日历寿命测试所设定的限定条件，需要继续进行老化处理时，则先对所述电池进行充放电处理，使其soc与初始状态的soc之间的差值不超过±2％，然后再继续对所述电池进行老化处理。

21、本发明提供的电池日历寿命的预估方法，通过设计多组高温实验加速测试出对应温度下的电池日历寿命，根据电池日历寿命数据及老化温度计算出该型号电池在对应soc状态下的反应活化能，再根据阿伦尼乌斯公式计算出其他温度下电池的日历寿命，从而能够准确地预测电池的日历寿命。一方面，本发明通过在较高温度下对电池进行日历寿命老化测试，测试耗时较少，能达到快速测试的目的，从而提高测试效率；另一方面，在使用电池反应活化能来预测电池日历寿命时，考虑到电池的soc状态对电池反应活化能的影响，使得电池日历寿命的预测结果更加准确可靠。

技术特征：

1.一种电池日历寿命的预估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，所述电池日历寿命的预估方法还包括：

3.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，每个所述组包括多个所述电池；上述s2步骤中，所述组中的电池的日历寿命life为所述组中的多个所述电池的日历寿命的平均值。

4.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，所述组的数量为至少三组，每个所述组包括至少三个所述电池。

5.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，上述s2步骤中，所述老化温度t的范围为318k～363k。

6.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，所述组的数量为至少三组；上述s2步骤中，多个所述组中电池的老化温度t依次递增，且多个所述组之间的老化温度t的梯度为2℃-20℃。

7.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，所述组的数量为至少三组；上述s2步骤中，多个所述组中电池的老化温度t依次递增，且多个所述组中电池的恢复容量及内阻的测试间隔时间依次递减。

8.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，上述s2步骤中，所述电池的恢复容量和当前内阻中的任一项达到电池日历寿命测试所设定的限定条件，具体包括：所述电池的恢复容量与其初始容量的比值小于0.8000；或，所述电池的当前内阻与其初始内阻的比值大于2.0000。

9.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，上述s2步骤中，在测试所述组中的电池的恢复容量及当前内阻之前，先对所述组中的电池进行控温处理，以使所述组中的电池在测试恢复容量及当前内阻时的温度与所述第一温度之间的差值不超过2℃。

10.如权利要求1所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，上述s2步骤中，所述组中电池的恢复容量的测试方法包括：将存放后的电池先放电至规定的下限电压，再将所述电池充电至规定的上限电压，再将所述电池放电至所述规定的下限电压，测得所述电池第二次放电的放电容量，即为所述电池的恢复容量。

11.如权利要求1-10中任一项所述的电池日历寿命的预估方法，其特征在于，上述s2步骤中，所述电池在测试恢复容量之后，若所述电池的恢复容量和当前内阻均未达到电池日历寿命测试所设定的限定条件，需要继续进行老化处理时，则先对所述电池进行充放电处理，使其soc与初始状态的soc之间的差值不超过±2％，然后再继续对所述电池进行老化处理。

技术总结
本发明提供一种电池日历寿命的预估方法，包括以下步骤：S1、提供多个相同型号、相同SOC状态的电池，将其分为多个组，测试各个电池的初始容量及初始内阻；S2、将多个组中的电池分别放置在不同老化温度T下存放，得到各个组中的电池的日历寿命Life；S3、根据阿伦尼乌斯指数模型Life＝Aexp{Ea/(kT)}，得到电池日历寿命特征方程Ln(Life)＝LnA+Ea/(kT)；取各个组中的电池的老化温度T的倒数和日历寿命Life的对数，得到多个特征点；将多个特征点在坐标系中进行线性拟合，得到(1/T)‑Ln(Life)曲线，然后计算得到Ea；S4、根据阿伦尼乌斯公式AF＝exp{(Ea/k)·[(1/Tu)‑(1/Tt)]}，计算得到AF；根据日历寿命预测公式Life(Tu)＝Life(Tt)*AF，计算在当前SOC状态下，电池在预测温度Tu下对应的日历寿命Life(Tu)。

技术研发人员：邹盈盈,胡登凯,林玲玲
受保护的技术使用者：微宏动力系统（湖州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24