電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
關于每一個鋰電池開發者而言，安全永遠是鋰電池設計的第一準則，然而沒有任何事物是絕對安全的，我們只能做到盡可能的減少鋰電池發生安全事故的風險。內短路關于鋰電池而言是非常危險的，在極端的情況下短時間內大量的電流通過短路點，引起局部溫度快速升高，進而引起連鎖反應，導致鋰電池發生熱失控。引起鋰電池內短路的因素很多，例如加工過程中的金屬雜質，鋰電池循環過程中負極出現的Li枝晶等都可能會刺穿正負極的隔膜引起短路。
三星公司在Note7手機的電池起火事件中損失慘重，因此關于鋰電池的安全性研究尤為關注。近日，三星在印度的試驗室開發一種能夠實現對手機鋰電池在線監測的辦法，該辦法借助目前的鋰電池管理系統，通過特定的算法判斷鋰電池是不是發生軟短路，而不要借助任何新的硬件。
鋰電池軟短路關于電池充放電電流和電壓的影響相對較小，因此傳統的測試手段很難發現鋰電池的軟短路，因此作者在這里采用了依據鋰電池的充放電特性與其之前的充放電數據進行比較的辦法，判斷鋰電池是不是發生軟短路，不同于傳統的機械學習辦法要大量的數據進行訓練，三星的印度工程師將每次充放電之前的五次充放電數據作為根據，對鋰電池是不是發生內短路進行判斷，倘若有超過50%的特點都聲明鋰電池發生軟短路，則判斷該電池發生內短路，倘若判斷電池沒有發生內短路，則對模型中的數據庫進行更新。
在鋰電池放電過程中的SoC變化可以用下式進行表述，其中h表示電池為健康狀態，f為鋰電池發生內短路的狀態。鋰電池一旦發生軟短路，則會導致鋰電池內部發生漏電流，進而對鋰電池的一些特性出現影響。
恒流-恒壓充電是鋰電池常見的充電策略，首先通過恒流充電使得鋰電池的電壓達到截止電壓，然后控制鋰電池的電壓不變緩慢降低鋰電池的充電電流，直到充電電流達到最低的截止條件。而倘若鋰電池發生了內短路，則意味著鋰電池在充電的過程還存在著漏電流，因此存在內短路電池恒壓充電的時間會比正常的電池更長。
由于鋰電池存在極化現象，因此通常鋰電池的充電能量要大于放電能量，但是關于存在內短路的電池而言，由于存在漏電流，因此相比于正常的電池，其充電能量與放電能量之間的差會更大。
鋰電池在放電的末期，電池的電壓變化比較大，因此很小的SoC波動就會對鋰電池的電壓曲線斜率出現比較大的影響，作者計算了放電最后5min的電壓曲線斜率，關于存在內短路的電池而言，由于漏電流的存在，因此電壓曲線的斜率會更大一些。
在正常的使用中，我們往往不會將電池放電至空電，因此無法得到放電末期電壓曲線斜率，但是我們可以通過放電過程的整體電壓曲線斜率進行判斷，倘若存在內短路，由于漏電流的存在會導致電壓曲線的斜率新增。電池的內阻可以用下式進行計算，關于存在內短路的電池，由于漏電流的存在，因此鋰電池的外電壓要低于正常的電池，但是電池外電路的電流也會相應降低，因此內短路的電池的內阻會相對正常的電池發生變化。
上述的分解辦法被使用在了兩種不同的電池上，其中電池1為3.5Ah，電池2為3.0Ah。為了模擬鋰電池短路的情形，作者在電池外部并聯了一個大電阻，關于電池1作者采用了1000-150Ω的外電阻模擬內短路，關于電池2則采用了400、300和200Ω的電阻。
三星的印度工程師開發的這種用于測試鋰電池是不是發生內短路（軟短路）的辦法不要使用特殊的硬件設施，僅僅要采集電池管理系統（BMS）中的充放電數據，通過與數據庫中的充放電數據進行比較就能夠及時的發現鋰電池內短路，從而戒備出現更為嚴重的后果。
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