電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池容量是電池健康狀態最緊要的參數，筆直影響新能源汽車的滿電續航里程、電池質保、梯次利用和原材料回收。
目前，容量探測主要是采用恒流或恒流恒壓的充電模式，先充電至充電截止電壓，再放電至放電截止電壓。
在放電過程中進行探測，由于數據有誤差，往往需要3次以上，讓電池性能趨于穩定。
充放電探測，耗時長，能耗大，需要極大人力，物力成本，同時對測控精度要求高。
因此有用模型預測替代充放電探測，雖然能節省成本，但精度有限。據高工鋰電知道，模型預測不準原由主要有兩個。
圖1分容探測
第一，動力電池除18650等圓柱型的加工機械自動化程度高以外，其余型號受人工干預環節較多、一致性較差、工藝相對不夠穩定；第二，模型不精確，需要增加參考因素，比如多點曲線、脈沖充放電曲線、平臺、效率、時間等。
另外對容量探測來說，難度主要是三個方面，包括程控電源的測控精度和可靠性，電池溫度一致性，充放電能量解決效率。
程控電源電流測控精度和可靠性越高，電池充放電精度越高，容量越準確。
電池溫度一致性越好，容量偏差越小。當電池之間溫度偏差10℃時，測量出的容量偏差可能超過10%以上。
充放電能量解決效率意味著能耗。效率越高，反饋到電網的能量越多，損耗萌生的熱量就少一些。
其中針對電池溫度一致性，除了提升電源電流精度外，最緊要的是散熱。
常用方式是用大功率空調穩定車間環境溫度。通過合理風道設計，減少溫控死角，減小電池之間的溫度差異，進而戒備熱集聚引起的電池或設備起火。
不同材料的電池容量探測，原理相近。其能量解決效率，主要取決于標稱工作電壓。
例如錳酸鋰3.7V，磷酸鐵鋰3.2V，三元電池3.7V，電壓最高，效率最大。
關于電池容量探測發展，一位業內專家提議分三個層次。
第一，從成本考慮和技術沖破看，可以取消電池制作中分容。通過對化成測試，選適宜的統計模型去擬合、預測容量，進而取消分容，不過這難度較大。
第二，通過對分容放電曲線的取點，利用統計中的聚類分解，結合統計分解軟件，對電池進行適宜的容量探測，確定分檔。
第三，運用大數據模型在系統分解、規劃、設計，使用AI自適應算法，實現智能化成。
值得一提的是，從專利角度看，容量探測方向最新沖破代表有寧德時代和恒大新能源。
寧德時代：倍率放電探測
寧德時代的專利是提供一種電池及電池放電后容量探測辦法，好處是辦法簡單，準確程度高。
該辦法測定容量，得到電池負極極片中剩余活性鋰含量，進而準確判斷出電池的實際補鋰程度。避免由于電池制備過程中，補鋰不足或過量，影響電池的后續使用。
寧德時代的專利大致實行步驟如下：
首先在25℃，以倍率電流充電至100%SOC，再放電至0%SOC，得到首周充放電過程中V-SOC曲線。其次將V-SOC曲線解決，得出電壓和對應的SOC數值。最后將放電至0%SOC的電池拆解，然后與鋰金屬組裝成扣式半電池，進行充放電循環探測，計算出容量。
圖2常溫下循環容量探測
圖2為實例1（補鋰）和對比例1（不補鋰）在常溫下循環容量探測圖。從中可看出對比例1電池在常溫環境下衰減至80%時，最多可循環6000次，實行例1容量衰減至80%時預期可循環16000次，性能更好。
恒大新能源：恒流充放電容量探測
恒大新能源的專利是一種動力電池系統容量探測辦法。通過對動力電池系統進行充放電，對比調整前后的荷電狀態計算出動力電池系統容量。
恒大新能源的專利探測大致步驟如下：
1、充放電獲取SOC-OCV特性曲線，然后分段建立模型SOC=f（OCV）。2、依據恒流充放電工況，設定容量校準系數，平臺電壓系數，計算出動力電池系統的可用容量和能量。3、再次調整充放電，再對比前后放電容量和能量計算均勻值。該辦法計算出的容量/能量跟實際情況誤差＜±1%。
本專利提供一種減少單次容量探測時長，提升探測效率的動力電池系統容量探測辦法。該探測辦法不僅減少電量損耗，而且過程簡單易行，極大節約成本。
圖3探測工步調整示意圖
圖4探測步驟工況示意圖
參考文獻：
[1]恒大新能源科技集團有限公司一種動力電池系統容量探測辦法[P]:中國CN110515008A2019-11-29
[2]寧德時代新能源科技股份有限公司電池及電池放電后負極極片中剩余活性鋰容量的探測辦法[P]：中國CN110208716A2019-9-6
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