【《锂离子电池SOC影响因素分析综述》2100字】

锂离子电池SOC影响因素分析综述目录TOC\o"1-3"\h\u823锂离子电池SOC影响因素分析综述 1253811.1放电温度 1135461.2放电倍率 2温度和充放电倍率是SOC影响因素，本节通过实验测试温度和放电倍率对电池放电容量的影响。1.1放电温度为分析温度对电池放电容量的影响，在-20℃、-10℃、0℃、25℃、45℃、60℃环境下对电池进行10A恒流放电。实验具体流程如下：Step1：采用CC-CV充电模式将电池充满。CC模式下电流设定值为2A，CV模式下电压设定值为4.2V，充电截止电流设定为20mA；Step2：将电池放入恒温箱，启动恒温箱，电池在设定温度下静置1小时；Step3：使用IT9000-PV8500上位机软件对电子负载进行控制，对电池进行10A恒流放电，放电截止电压设定为1.5V，放电过程中利用dSPACE记录实验数据。Step4：电池端电压降低至1.5V，此时电子负载停止放电，电池处于开路状态，放电过程结束。Step5：重复以上步骤，直至完成全部温度下放电测试。图2-4锂离子电池不同温度下放电容量图2-4为VTC4在不同温度下放电容量，从图中可以看出，在-20℃~60℃范围内，放电容量与温度呈正相关。在-20℃低温环境下，电池放电容量损耗较为明显，放出电量仅为标称容量93.35%。在60℃高温环境下，由于电极反应速率上升，锂离子迁移速率加快，此时电池放电出电量比标称容量高出7.26%。通过以上分析可知，温度对电池放电容量影响较大，在电池SOC估算的过程中，应充分考虑温度变化带来的影响。图2-5为不同温度下恒流放电端电压变化曲线，从图中可以看出，不同温度下的电压变化可分为三个阶段，即初始放电阶段，平稳放电阶段和截止阶段。初始放电阶段和截止阶段持续时间较短，电压波动较大。平稳下降阶段，持续时间较长，电压波动较小，是电池的稳定工作区间。在零下20℃环境下，电压初始放电阶段变化曲线与常温下有较大不同，在低温环境下，由于锂离子电池内部化学物质反应活性降低，化学反应速率变慢，导致初始放电阶段电池端电压较低，但随着放电过程的进行，电池内部温度逐渐升高，化学反应速率上升，电池电压出现上升现象。图2-5不同温度下电池端电压通过以上实验分析可以得出，温度对电池的放电容量和电池端电压均有较大影响，在低温环境下，电池容量会发生衰减，同时电池端电压会有所下降。在高温环境下，电池可以放出比标称容量更多的电量，同时电池端电压有所升高。通过以上分析可知，在电池SOC估算的过程中，应充分考虑温度变化带来的影响。1.2放电倍率为研究放电倍率对电池SOC的影响，在室温下以0.4A、2A、10A、20A、30A对电池进行放电实验，实验步骤如下：Step1：采用CC-CV模式将电池充满。CC模式下电流设定值为2A，CV模式下电压设定值为4.2V，充电截止电流设定为20mA；Step2：将电池在室温下静置1小时；Step3：利用IT9000-PV8500上位机软件对电子负载进行控制，对电池进行目标数值恒流放电，设定放电截止电压设为1.5V，并在放电过程中利用dSPACE采集实验数据；Step4：电池端电压降低至1.5V，此时电子负载停止放电，电池处于开路状态，放电过程结束；Step5：重复以上步骤，直至完成不同数值的恒流放电实验。通过以上实验可以获得电池在不同放电倍率下放电容量，实验结果如图2-6所示。图2-6放电倍率对放电容量影响 从图2-6中可以看出，随着电流数值的增大放出电量呈下降趋势。在0.4A恒流放电情况下，电池放出电量比标称容量高4.5%。2A和10A恒流放电情况下，电池放出电量与标称容量基本一致。在30A放电情况下，电池放出电量较标称容量低5%。由以上分析可知，较高或较低的放电电流对放电容量有较大影响。图2-7放电倍率对电池端电压影响从图2-7中可以看出，在放出等量电荷情况下，放电电流越大电池端电压越低。放电电流越大，端电压降低至1.5V时放出电量越低。图2-8放电电流与电池表面温度之间关系图2-8为25℃环境下，不同放电倍率下电池表面温度，从图中可以看出，高倍率放电过程中会产生大量热量使电池温度上升，通过1.1节分析可知温度对SOC有影响较大。综合以上分析可知，在电池SOC估算过程中，应充分考虑温度，充放电倍率对电池容量的影响。随着电池充放电次数增加，电池存储电荷的能力逐渐降低[74]。常见的老化机理可归为活性物质损失和可循环锂损失[75]。活性物质损失主要由石墨剥离、粘合剂分解、电极颗粒开裂造成[76]。可循环锂损失主要由固态电解质界面(SEI)成膜与分解、电解液分解、析锂等原因造成。电池循环老化主要受温度、过度充放电、充放电倍率、循环深度等因素影响[77]。高温会导致电池活性材料损耗和SEI生长。低温会导致可循环锂的损失、电极活性材料损失、电池阻抗增加。电池过度充电会导致阴极过度去锂化，发生不可逆的结构变化，造成活性材料分解[78]。电池高倍率放电易形成金属锂沉淀，增加电池内阻。为研究放电倍率对电池老化的影响，在25oC环境下对电池进行循环放电实验，实验步骤如下：Step1：将恒温箱设为25oC，将电池在恒温箱静置1小时；Step2：利用IT9000-PV8500上位机软件对电子负载进行控制，对电池进行目标数值恒流放电，设置放电截止电压为1.5V，利用dSPACE记录放电数据；Step3：电池端电压降低至1.5V，此时电子负载处于开路状态，放电过程结束；Step4：电池在恒温箱内静置一小时；Step5：采用CC-CV充电模式将电池充满。CC模式下电流设定值为2A，CV模式下电压设定