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锂离子电池容量衰退机理与影响因素 被引量:13
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作者 闫啸宇 周思达 +5 位作者 卢宇 周新岸 陈飞 杨世春 华旸 徐凯 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1402-1413,共12页
发展电动汽车是中国迈向汽车强国的重要发展战略。锂离子电池是电动汽车的重要储能元件,然而其寿命异常衰退、健康状态表征难等问题严重制约了产业快速健康发展。锂离子电池性能微观模糊性、演化复杂性、实际多变性造成其状态和性能估... 发展电动汽车是中国迈向汽车强国的重要发展战略。锂离子电池是电动汽车的重要储能元件,然而其寿命异常衰退、健康状态表征难等问题严重制约了产业快速健康发展。锂离子电池性能微观模糊性、演化复杂性、实际多变性造成其状态和性能估计表征难,容量衰退估计偏差大。因此,亟需深入挖掘内部容量衰退机理、建立数学模型实现微观反应过程量化评价。从锂离子电池容量衰退机理研究出发,系统性分析正负极材料、电解液、集流体等电池基础材料在电池老化过程中的失效机理,结合实际锂离子电池运行工况阐明锂离子电池老化影响因素,分析充放电倍率、温度、循环区间3种因素对容量衰退影响;归纳总结了现有的3类锂离子电池容量衰退数学模型,为锂离子电池精细化建模、电池健康管理方法设计提供了参考。 展开更多
关键词 电动汽车 锂离子电池 容量衰退 老化模型 老化因素
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基于ACO-BP神经网络的锂离子电池容量衰退预测 被引量:5
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作者 张新锋 姚蒙蒙 +1 位作者 王钟毅 饶勇翔 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第1期173-179,共7页
准确预测电池的容量衰退趋势对加强电池系统的管理和维护具有重要意义。本工作选择以锂离子电池为研究对象,根据NASA实验室公开的源数据集分析、预测锂离子电池的容量衰退趋势。在室温、恒流工况下对锂离子电池进行满充满放的循环充放... 准确预测电池的容量衰退趋势对加强电池系统的管理和维护具有重要意义。本工作选择以锂离子电池为研究对象,根据NASA实验室公开的源数据集分析、预测锂离子电池的容量衰退趋势。在室温、恒流工况下对锂离子电池进行满充满放的循环充放电试验,得到各循环周期下电池的实际额定容量值,采用紧支集正交小波分析对获得的电池监测数据进行去噪优化处理,得到更加平稳规律的电池容量衰退过程,然后利用蚁群算法(Ant colony optimization,ACO)优化BP神经网络的初始权值和阈值,基于ACO-BP神经网络模型完成对锂离子电池容量衰退的预测,并与单独使用BP神经网络进行对比。结果表明,采用ACO-BP神经网络比单独使用BP神经网络具有更好的预测效果,且随着训练样本的增加,包含更多的电池容量退化信息,预测精度明显提高,当以前80个循环充放电周期作为训练样本时,预测的平均误差为1.46%,若继续扩大训练样本,预测效果将会更好。本研究有助于加强电池系统的健康管理,为高效预测锂离子电池的劣化轨迹提供技术参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 容量衰退 小波分析 蚁群算法 BP神经网络
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基于融合方法的电动汽车动力电池容量衰退预测模型构建与优化 被引量:1
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作者 段慧云 吴毅 《专用汽车》 2023年第10期8-11,共4页
为了构建和优化基于融合方法的动力电池容量衰退预测模型,以准确预测电池容量衰退过程,采用融合方法将机器学习算法和物理模型相结合,通过多种数据源的综合使用来构建容量衰退预测模型。首先,收集并分析实际电池操作数据,充放电过程、... 为了构建和优化基于融合方法的动力电池容量衰退预测模型,以准确预测电池容量衰退过程,采用融合方法将机器学习算法和物理模型相结合,通过多种数据源的综合使用来构建容量衰退预测模型。首先,收集并分析实际电池操作数据,充放电过程、温度变化等;然后,利用机器学习算法对数据进行特征提取、模式识别和建模,从而揭示电池容量衰退规律;最后,结合物理模型对电池内部参数进行估计,并与机器学习模型进行融合,获得更准确的容量衰退预测结果。 展开更多
关键词 融合方法 电动汽车动力电池 容量衰退 预测模型
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正弦纹波电流对锂电池快充性能影响的研究
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作者 叶涛 武建华 +2 位作者 郑林锋 张宇鑫 洪朝锋 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1034-1044,共11页
正弦纹波电流(SRC)充电对锂离子电池充电性能有一定改善,但已有的SRC充电研究均基于1C及以下的直流倍率,与直流充电相比没有取得显著的优化。为适应市场快速充电需求,本文首次探究了2C高倍率SRC快充对锂电池循环寿命的性能影响。通过对... 正弦纹波电流(SRC)充电对锂离子电池充电性能有一定改善,但已有的SRC充电研究均基于1C及以下的直流倍率,与直流充电相比没有取得显著的优化。为适应市场快速充电需求,本文首次探究了2C高倍率SRC快充对锂电池循环寿命的性能影响。通过对不同交流频率、振幅工况的循环寿命实验后的电池容量、内阻、温升和容量增量(IC)分析表明,尽管所提出的SRC快充会因为电流有效值变大导致温升高于直流,但电池寿命性能却显著优于直流;并在交流振幅为3C(AC/DC=1.5)、交流频率高于特征频率(825 Hz)工况时寿命性能达到最优。其中,10 kHz频率工况在100个循环后,电池容量衰减和活性物质损失(LAM)分别比直流降低了70.37%、59.6%;200个循环后内阻增量仅为直流的1/3.51,容量仅衰减51.17%,比直流延长251%的使用寿命。 展开更多
关键词 锂离子电池 正弦纹波电流 快速充电 寿命老化 容量衰退
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车用锂离子电池剩余使用寿命预测方法 被引量:18
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作者 王常虹 董汉成 +2 位作者 凌明祥 李清华 屈桢深 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期476-479,共4页
剩余使用寿命(RUL)是锂离子电池健康监测与维护的关键参数,反映了电池到寿命终点的剩余工作时间。本文中提出了反映电池健康状态的电池容量衰退参数,利用这些参数建立RUL预测模型。将支持向量回归机粒子滤波应用于参数估计与RUL预测,给... 剩余使用寿命(RUL)是锂离子电池健康监测与维护的关键参数,反映了电池到寿命终点的剩余工作时间。本文中提出了反映电池健康状态的电池容量衰退参数,利用这些参数建立RUL预测模型。将支持向量回归机粒子滤波应用于参数估计与RUL预测,给出了RUL的预测值与概率密度。结果表明提出的方法准确地预测了电池的RUL。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命 预测模型 容量衰退参数 支持向量回归机粒子滤波
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基于SQKF的锂离子电池剩余寿命预测 被引量:1
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作者 黄梦涛 胡礼芳 张齐波 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期994-1002,共9页
针对锂离子电池剩余寿命(remaining useful life, RUL)难以精准预测的问题,建立单指数经验容量衰退模型,提出能够有效解决电池非线性问题的平方根求积分卡尔曼滤波(square-root quadrature kalman filtering, SQKF)算法。现有的最优估... 针对锂离子电池剩余寿命(remaining useful life, RUL)难以精准预测的问题,建立单指数经验容量衰退模型,提出能够有效解决电池非线性问题的平方根求积分卡尔曼滤波(square-root quadrature kalman filtering, SQKF)算法。现有的最优估计方法中,求积分卡尔曼滤波(quadrature kalman filtering, QKF)是一种高精度采样算法。研究发现,QKF的估计误差易引起非对称、非正定协方差的传播,影响算法稳定性。在QKF算法上进行平方根扩展,并对单变量求积节点进行多维扩展,将SQKF算法应用于电池容量跟踪估计;另外,从理论上证明SQKF的稳定性。使用NASA公开数据集对算法进行仿真验证,并与现有的扩展卡尔曼滤波、无迹滤波、QKF算法对比。结果表明,在一定条件下,SQKF的RUL预测误差在6%以内,数值精度以及数值稳定性有很大提高,并且研究发现SQKF受锂离子电池个体差异性的影响较小,文中方法在锂离子电池RUL预测的实际应用方面具有参考价值。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命 经验容量衰退模型 平方根求积分卡尔曼滤波
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磷酸铁锂/石墨动力电池的高温衰减机制研究 被引量:7
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作者 郑勇 李建玲 王新东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期15-18,32,共5页
制备了1.1Ah的18650型LiFePO_4/graphite动力电池并研究了温度对电池循环的作用机制。运用解体与非解体的研究手段系统地分析了电池在循环前后的容量以及正负极材料的形貌、结构与电极容量的变化。结果表明,在经过800周循环后55℃下电... 制备了1.1Ah的18650型LiFePO_4/graphite动力电池并研究了温度对电池循环的作用机制。运用解体与非解体的研究手段系统地分析了电池在循环前后的容量以及正负极材料的形貌、结构与电极容量的变化。结果表明,在经过800周循环后55℃下电池的容量衰减显著,循环后电池的Rb与Rct有较为明显的增加。高温下电池的容量衰减主要来自于活性锂离子的损失。对于LiFePO4正极,长周期的循环并未对LiFePO_4的结构造成影响,同时电极的容量未见衰减。而对于石墨负极,容量在55℃下有12.60%的衰减。在高温循环后负极表面发现了铁元素的沉积。铁元素的沉积加速了石墨电极表面膜的增厚并对电池容量的衰退产生影响。 展开更多
关键词 磷酸铁锂 温度 循环 容量衰退
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高能量密度锂离子电池老化半经验模型 被引量:5
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作者 祝庆伟 俞小莉 +3 位作者 吴启超 徐一丹 陈芬放 黄瑞 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2324-2331,共8页
电池循环老化过程中容量会不断衰退,内阻也会逐渐增长,从而影响电池的使用寿命与性能表现。为建立电池容量衰退与内阻增长半经验模型,缩短探究电池老化特性所需的实验时间,采用具有高能量密度的21700锂离子电池,在0℃、23℃和40℃条件... 电池循环老化过程中容量会不断衰退,内阻也会逐渐增长,从而影响电池的使用寿命与性能表现。为建立电池容量衰退与内阻增长半经验模型,缩短探究电池老化特性所需的实验时间,采用具有高能量密度的21700锂离子电池,在0℃、23℃和40℃条件下结合1 C和2 C两种放电倍率组成了六种工况,对电池进行循环老化实验,分析温度等因素对电池容量衰退与内阻增长特性的影响规律。在结合Arrhenius方程建立电池容量衰退半经验模型时,额外引入了两个关于循环次数的幂函数和常数项,拓展了容量衰退半经验模型的适用性,使其能够适用于不同温度下表现出的不同容量衰减趋势。采用双指数函数累乘的公式形式建立了电池内阻增长的半经验模型,能够有效地预测内阻在不同工况下的增长规律。并利用交叉验证的方法证明了容量衰退与内阻增长半经验模型的准确性,能够用于预测电池在其他温度条件下的老化规律。最后利用建立的电池老化半经验模型,预测了该电池在15℃、30℃和45℃的容量与内阻变化情况,有助于更全面地了解电池的老化特性,并避免了大量重复实验,有利于提高研究效率。 展开更多
关键词 锂离子电池 容量衰退 内阻增长 老化半经验模型
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平滑输出场景下分布式储能系统多电池操作策略 被引量:1
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作者 侯少攀 吕欣 +5 位作者 孟祥飞 樊华龙 贺佳佳 陈杰 张杰 海建平 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第S01期74-79,共6页
随着光伏发电在电网中渗透率的不断增加,光伏发电功率的不确定性和间歇性引起的光伏并网和弃电问题已引起关注.而采用“光伏+储能”的模式,却能有效缓解这一问题.在考虑储能电池容量衰退和光伏弃电率下,通过对不同光伏子阵配备的不同类... 随着光伏发电在电网中渗透率的不断增加,光伏发电功率的不确定性和间歇性引起的光伏并网和弃电问题已引起关注.而采用“光伏+储能”的模式,却能有效缓解这一问题.在考虑储能电池容量衰退和光伏弃电率下,通过对不同光伏子阵配备的不同类型储能电池系统的运行进行仿真模拟,以消除光伏发电随机波动特性对电网的冲击为目的,研究平滑输出场景下分布式储能系统的电池的操作策略,优化储能系统中各储能电池子阵的运行.最后,采用共和地区20 MW(峰值)储能实证基地项目多电池储能系统实际案例对本模拟方法进行了验证. 展开更多
关键词 平滑输出场景 分布式储能 光伏发电 操作策略 容量衰退特性
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