基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法与流程

本发明涉及电池检测，具体涉及基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法。

背景技术：

1、锂电池是一种以锂金属或锂合金为正/负极材料，利用非水电解质溶液进行电能储存和释放的电池。锂电池的核心原理在于锂离子在正负极之间的移动，实现充放电功能。锂电池的工作原理与分类是其基本特点。锂离子电池通常使用锂合金金属氧化物作为正极材料，而负极材料则多采用石墨。在充电过程中，正极上发生反应，锂离子从正极材料中脱嵌，通过电解质移动到负极并嵌入其中；放电时过程相反，锂离子从负极返回正极。这种机制确保了锂电池具有高能量密度、长寿命和低自放电率的特点。

2、自1990年索尼开发了商用锂离子电池，作为一种高效、环保、使用寿命长的能量存储装置，已经应用在我们生活的方方面面，包括手机、电动工具、无人机、新能源汽车、新能源储能（包括调频储能、调峰储能、ups储能、5g基站储能等）等。然而随着锂电池使用次数的增长，伴随着活性锂的损失，其存储能量的能力会逐渐衰退，影响了储能设备的寿命和性能。故在锂电池使用过程中如何准确预测电池的剩余寿命评估电池的健康状态成为关键的研究课题。

3、在公开号为cn116990692a的中国专利中公开了一种锂电池的健康状况评估与剩余寿命预测方法及系统，通过获取电池运行信息的容量和电池内阻进行分析，同时结合电池实时外观信息和初始状态信息一起构建电池健康模型，根据容量分析结果信息、内阻分析结果信息和外观分析结果信息进行评估得到电池健康状况评估信息，然后根据电池的健康状态评估电池的剩余寿命；以及在公开号cn117665630b的中国专利中公开了一种基于充放电循环数据的电池寿命预测方法及系统，通过前面几圈的充放电循环数据计算电池健康状态值序列，结合预设标准soh数据集确定放缩系数，采用一维先行插值确定第一预测结果序列，再结合arima时间序列模型得到第二预测结果序列，可得到电池整体健康状态序列。而上述方法基本是通过电压、电流、温度等参数直接测量的方式，虽能够对寿命预测提供一定的有用参数，但并不能全面反映电池的健康状态。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，以解决上述技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：获取样品电池，称取所述的样品电池的电芯重量，并记为mcell；

5、步骤s2：在绝热条件下，测试所述的样品电池的比热容，记为ccell；

6、步骤s3：按照预设的电压区间，对所述的样品电池进行充电测试和放电测试，并分别记录所述的样品电池在充电测试和放电测试中电池温度随时间变化曲线；

7、步骤s4：根据所述的变化曲线分别计算所述的样品电池在充电测试的发热量qc1和放电测试中的发热量qd1；

8、步骤s5：将所述的变化曲线按照温度随时间的变化率整理为样品电池的充电和放电功率，归一化计算平均值并分别记为pcharge和pdischarge，并根据样品电池的充电和放电功率再次计算所述的样品电池在充电测试的发热量qc2和放电测试中的发热量qd2；

9、步骤s6：建立循环次数拟合公式，输出电池最大使用循环次数。

10、作为本发明进一步的方案：对所述的样品电池进行充电测试和放电测试时，预设的电压区间为100%soc。

11、作为本发明进一步的方案：在所述的步骤s4中，根据所述的变化曲线分别计算所述的样品电池在充电测试的发热量qc1和放电测试中的发热量qd1的具体方法如下所示：

12、在绝热条件下，按照预设的电压区间对所述的样品电池进行充电和放电测试，并分别记录所述的样品电池的充电时间tcharge和放电时间tdischarge；

13、根据样品电池在充电测试和放电测试中电池温度随时间变化曲线，计算得到所述的样品电池在充电测试中的温升时间和放电测试中的温升时间；

14、充电测试的发热量qc1和放电测试中的发热量qd1：

15、

16、计算充电和放电发热量的差值；计算比值δ1= qc1/ qd1。

17、作为本发明进一步的方案：在所述的步骤s5中，根据样品电池的充电和放电功率再次计算所述的样品电池在充电测试的发热量qc2和放电测试中的发热量qd2的具体方法如下所示：

18、将所述的变化曲线按照温度随时间的变化率整理为样品电池的充电和放电功率，归一化计算平均值并分别记为pcharge和pdischarge；

19、计算充电测试的发热量qc2和放电测试中的发热量qd2：

20、

21、计算充电发热量和放电发热量的差值；计算比值δ2= qc2/ qd2。

22、作为本发明进一步的方案：在所述的步骤s5中，具体过程如下所示：

23、计算发热功率比值σ=δ1/δ2；发热量差值比值；

24、建立循环次数拟合公式，计算电池最大使用循环次数n：

25、。

26、本发明的有益效果：

27、1、结合实际充放电过程中充电极化和放电极化会随循环次数增加而逐渐增加的趋势，同时充电极化会大于放电极化，循环过程中极化的差值会逐渐降低的特性；

28、2、通过温度曲线的温升以及热功率的变化两种方式测试发热量的差异，汇总后作为循环预测的依据；能够有效利用热特性作为循环寿命预测。

技术特征：

1.基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，其特征在于，对所述的样品电池进行充电测试和放电测试时，预设的电压区间为100%soc。

3.根据权利要求2所述的基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，其特征在于，在所述的步骤s4中，根据所述的变化曲线分别计算所述的样品电池在充电测试的发热量qc1和放电测试中的发热量qd1的具体方法如下所示：根据权利要求2所述的基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，其特征在于，在所述的步骤s4中，根据所述的变化曲线分别计算所述的样品电池在充电测试的发热量qc1和放电测试中的发热量qd1的具体方法如下所示：

4.根据权利要求3所述的基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，其特征在于，在所述的步骤s5中，根据样品电池的充电和放电功率再次计算所述的样品电池在充电测试的发热量qc2和放电测试中的发热量qd2的具体方法如下所示：

5.根据权利要求4所述的基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，其特征在于，在所述的步骤s5中，具体过程如下所示：

技术总结本发明涉及电池检测技术领域，具体公开了基于充放电温升的长循环磷酸铁锂电池循环寿命预测方法，包括：称取所述的样品电池的电芯重量；测试所述的样品电池的比热容；对所述的样品电池进行充电测试和放电测试，并分别记录所述的样品电池在充电测试和放电测试中电池温度随时间变化曲线；根据所述的变化曲线分别计算所述的样品电池在充电测试的发热量和放电测试中的发热量；将所述的变化曲线按照温度随时间的变化率整理为样品电池的充电和放电功率，归一化计算平均值，并根据样品电池的充电和放电功率再次计算所述的样品电池在充电测试的发热量和放电测试中的发热量；建立循环次数拟合公式，输出电池最大使用循环次数。技术研发人员：汪涛,杨文静,张广雨,杨续来受保护的技术使用者：国科能源技术创新中心（合肥）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2