英國開發提高電池包壽命和性能

壽命是影響鋰電池使用成本的關鍵因素，因此各大廠家都紛紛采用各種手段提高自家鋰電池的使用壽命。鋰電池的使用壽命多個因素息息相關，其中電池包管理策略對鋰電池包的使用壽命有著顯著的影響，為了更好的管理整個電池包，控制電路(BMS)要對電池包中的單體電池的健康狀態(SOH)進行實時的監控，以便能夠及時對電池包的供電和充電進行調整，從而提升電池包的壽命和性能表現。傳統的SOH監控辦法緊要是采集電池的容量衰降和功率衰降數據，這種辦法較為簡單、粗略，無法辨別不同的衰降機理造成的衰降，因此無法準確判斷電池的SOH狀態，因此這種監控策略是相當低效的一種辦法。

英國帝國理工大學的YuMerla開發了一種基于溫度和電壓的SOH監控辦法--溫度電壓微分法(DTV)，該辦法基于Maher和Yazami兩人在利用熵和焓分解鋰電池電極狀態的杰出工作，該辦法僅要測量電池在在繼續放電過程中溫度和電壓的變化，就可依據這些數據推斷鋰離子電的SOH狀態。

YuMerla采用4只5Ah的方形鋰離子聚合物電池(正極NCM，負極石墨)并聯成為電池包(其中一只電池預先經過了老化解決，用于探測該辦法是不是有效，電池包采用主動風冷散熱)，并在每只電池中間位置安放了K型熱電偶，用于測量電池表面溫度。

試驗中發現，在開始放電的時候，三只全新的電池電流較大，但是在放電后期老化電池的電流反而要高于三只新電池。一般來說大電流放電會加速電池的衰降，在移除負載后，由于不同衰降程度的電池之間存在電壓差，因此并聯電池之間還會發生充放電以達到相同電壓，這會進一步造成電池的衰降，因此對與電池包來說，要及早鑒別出衰降過大的電池并及時進行更換。

對采集的電池電壓和溫度等數據利用MATLAB軟件進行微分析決，dT/dV曲線的峰的位置和寬度等信息可以用來表征電池的SOH狀態，從分解結果上可以看出放電過程中，老化電池的dT/dV峰的電壓更低，峰寬更寬。在實際使用中倘若發現某個電池的dT/dV峰的電壓分明低于其他電池，峰寬分明大于其他電池，這說明在該電池出現了老化，并聯電池包內電流分布出現了不平均的現象，該老化電池要進行及時更換。

在充電過程中由于產熱較少，散熱較快，既dT/dt0，因此出現了負峰。所以在曲線上出現了兩個dT/dV=0的點，由于電壓與活性物質的相型之間密切關系，因此可以依據該點的位置跟蹤活性物質的相變點。從統計數據上可以看到，充電過程，老化電池的兩個dT/dV=0點的電壓和出現負峰值的電壓都分明高于另外三只正常電池的電壓，因此該數據也可以用于測試電池的SOH值。

相比于低頻交流阻抗法，ICA法，DHTV法等測試辦法，DTV辦法僅要數量有限的熱電偶采集電池溫度數據，通過與BMS實時采集的電壓數據進行微分析決，就可以獲得單體電池的SOH狀態，因此DTV測試辦法的使用成本要遠低于其他辦法。

由于成本低廉，辦法簡單，DTV辦法十分適合用于電池包中單體電池的SOH狀態測試，及時發現老化電池，提醒用戶進行更換，有效提高電池包的壽命和安全性。該項技術可以使用在電動車電池包、智能手機和筆記本電池的SOH狀態監控，用來提高電池的壽命和性能。

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