锂离子电池劣化程度与阻抗模型相关性研究

锂离子电池的劣化程度受到工作环境、充放电特性等诸多因素的影响,往往并不能达到供应商所号称的循环寿命值。太早更换会造成巨大的经济损失,太晚又会影响到系统工作的可靠性。如果能准确了解到蓄电池的寿命状态,无疑能得到经济性和可靠性的最佳折中。而电池的劣化失效是一个长期的变化过程,如何准确检测电池的劣化程度SOH(State-of-health)是电池用户普遍关心的问题。 本课题在研究锂离子电池内部结构和工作原理的基础上,对影响锂离子电池劣化程度的诸多因素进行了分析,明确了锂离子电池阻抗与电池劣化程度的关联性,同时地将阻抗谱这一种重要的电化学研究方法引入到电池劣化程度的检测过程。结合电极动力学的原理,采用基于电子运动理论的电极系统等效电路,并考虑电池内部的其他元件并进行等效处理,选择有明确物理意义的锂离子电池系统的阻抗模型。 研究过程以电化学阻抗谱作为实验方法,并结合锂离子电池循环寿命实验,采用定义法对锂离子电池的劣化程度进行测量。使用电化学测量仪器测量电池的电化学阻抗谱,采用专业的电化学阻抗谱分析软件Zsimpwin获取阻抗数据,对所测得的阻抗数据进行处理,最终得到锂离子电池在不同劣化程度下的阻抗模型参数。通过对传统遗传规划算法的改进,并对提高最小二乘法拟合精度的方法进行了研究,最后根据实验结果,对有效的实验数据采用改进的遗传规划算法和拟合精度较高的最小二乘法相结合的混合算法进行拟合处理,得到锂离子电池劣化程度和其阻抗模型的相关性,进而达到对锂离子电池劣化程度预测的目的。