[发明专利]锂离子电池的负极电位估算模型建立方法及计算机设备

说明书

本申请提供了一种锂离子电池的负极电位估算模型建立方法及计算机设备。锂离子电池的负极电位估算模型建立方法包括首先提供带参比电极的三电极电池。其次对三电极电池进行性能测试，从而获得三电极电池的标称容量和电压特性参数，电压特性参数包括正极电位、端电压以及负极电位。建立分极等效模型。分极等效模型包括正极参数和负极参数，以反映三电极电池的外部特性和内部特性。最后利用标称容量和电压特性参数对正极参数和负极参数进行标定，以获得负极电位估算模型。该方法能够将电池的正极和负极特性分离，准确地模拟电池在充放电过程中的正极和负极电位变化的规律。同时，分极等效模型参数明确、计算简单，能够应用于电池管理系统。

技术领域

本申请涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的负极电位估算模型建立方法及计算机设备。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、功率密度高、寿命长、环保等优点，近年来被广泛应用于电脑、手机等电子设备及新能源汽车的动力电池系统中。为了保证电池在使用过程中的性能不受损坏，需要对电池的温度、电流、电压等进行监测，其中，电池电压是监控的关键状态之一。锂离子电池在使用过程中，电极发生极化，电极电位偏离平衡电位，极化电位与平衡电位差为过电位。其中，负极过电位低于0V vs.Li/Li⁺时，负极表面会发生析锂，损害电池性能，严重时还可能引发热失控等安全事故。

目前通过测量正极和负极电位之差，可以得到商用锂离子电池的端电压，但无法获得电池内部单个电极的电位。向电池中植入参比电极构成三电极体系，测量电极与参比电极之间的电位可直接获得内部电位，但现有的参比电极仅为实验室级别使用，尚未商用化于锂离子电池；常用的锂离子电池电化学模型可以预测内部电位，但模型复杂且计算量大，难以实用于电池管理系统；常用的等效电路模型参数简单计算量小，但只能描述电池的外在特性，无法提供负极电位。目前为止，尚没有能够适用于电池管理系统的能够准确预测电池内部电位变化的锂离子电池等效模型。

申请内容

基于此，本申请提供一种锂离子电池的负极电位估算模型建立方法及计算机设备，将电池的正极和负极特性分离，准确地模拟电池在充放电过程中的负极电位和正极电位变化的规律，并能够应用于电池管理系统。

本申请提供了一种锂离子电池的负极电位估算模型建立方法，包括：

提供带参比电极的三电极电池；

对所述三电极电池进行性能测试，从而获得所述三电极电池的标称容量和电压特性参数，所述电压特性参数包括正极电位、端电压以及负极电位；

建立分极等效模型，所述分极等效模型包括正极参数和负极参数，以反映所述三电极电池的外部特性和内部特性；

利用所述标称容量和所述电压特性参数对所述正极参数和所述负极参数进行标定，以获得负极电位估算模型。

在其中一个实施例中，所述对所述三电极电池进行性能测试包括给定电流条件下的容量测试、给定电流条件下的电池开路电压测试以及不同工况下的充放电测试。

在其中一个实施例中，所述分极等效电路模型为分极一阶RC模型，所述分极一阶RC模型是在电池一阶RC模型的基础上将全电池的理想电压源、欧姆内阻、极化内阻以及极化电容基于正负极特性拆分为正极理想电压源、负极理想电压源、正极欧姆内阻、正极极化内阻、负极欧姆内阻、负极极化内阻、正极极化电容和负极极化电容得到的。

在其中一个实施例中，所述分极等效电路模型为分极Rint模型，所述分极Rint模型是在电池Rint模型的基础上将全电池的理想电压源和总内阻基于正负极特性拆分为正极理想电压源、负极理想电压源、正极内阻和负极内阻得到的。

在其中一个实施例中，所述利用所述标称容量和所述电压特性参数对所述正极参数和所述负极参数进行标定的步骤包括：