鋰離子電池的在安全性和可靠性一直都 是其應用中必須十分關注的問題，主要體現(xiàn)在能量大、電壓高、且電解液大多為有機易燃物，應 用不當時可能導致電池溫度升高、著火甚至爆炸;過充電、過放電會導致電池內(nèi)部材料特性發(fā)生變 化，造成不可逆的容量損失，從而導致性能下降，壽命縮 短。過放電還會使電池內(nèi)部的鋰離子金屬化，以致引起 短路甚至爆炸; 由于工藝的差異性，電池內(nèi)阻往往不一致，隨著充 放電的循環(huán)進行，電池組內(nèi)單體電池的性能失衡，使電池 組的壽命縮短。 電池故障可能導致用電設備/系統(tǒng)的性能下降或故 障、甚至致命任務失敗，增加成本。比如，電動車鋰離子 電池管理不當，引起著火和爆炸。航空航天領域，電源 系統(tǒng)故障是導致任務

失敗的主要原。例如，1999 年，美國的太空試驗 AFＲL 由于電池內(nèi)部阻抗異常導致 試驗的失敗;2013 年，數(shù)架波音787 夢幻客機由于鋰離子 電池

 

針對近年鋰離子電池健康管理和壽命預測相關研究 的綜述包括:文獻等對故障預測和健康管理技術進 行綜述，涉及很多應用于鋰離子電池的方法和實例; 文 獻對鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測和估計方法進行了總結; 對鋰離子電池的退化機理、老化建模和估計等 進行充分分析;文獻對電動車 BMS 的相關支撐技術 進行了系統(tǒng)分析;文獻對鋰離子電池壽命預測的部 分典型方法進行分析。另外，荷電狀態(tài)( state-of-charge， SOC) 和健康狀態(tài)( state-of-health，SOH) 估計、建模的相關 研究較多，為相關領域的研究人員提供了重要參考。然 而，目前尚缺少對于發(fā)展較快的鋰離子電池的性能退化 建模、健康評估和壽命估計方法的相對系統(tǒng)性的歸納和 總結。

性能或健康狀態(tài)表征電池相對于新電池，其存儲電 能、能量的能力，是定量描述電池退化程度的指標。隨著 電池充放電次數(shù)的增加，其性能或健康狀態(tài)逐漸衰減。 退化狀態(tài)識別就是不同性能變量映射到對應健康因子 (以確定對象系統(tǒng)當前健康水平的過程， 是實現(xiàn) ＲUL 預測的前提條件。 一般可以采用容量、功率及阻抗表征電池的退化狀 態(tài)，額定容量的衰減程度是電池健康狀態(tài)的重要表 征，通過測量或估計電池最大充電容量計算。亦可以通 過電池最大輸出功率的退化表征退化狀態(tài)，另外，隨著鋰 離子電池充放電次數(shù)的增加，其內(nèi)阻不斷增大，能量損耗 增加，文獻都采用電池內(nèi)阻描述電池的 SOH，這 種方法的關鍵必須準備獲得內(nèi)阻值

 

電池的全壽命周期對電池進行各種加速試驗， 如溫度加速、放電速率、放電深度加速等，即按照一定 放電速率放電( 廠家規(guī)定或行業(yè)內(nèi)標準) 定期對電池 容量 進 行 測 試，估計電池容量的退化模型。文 獻［采用經(jīng)驗指數(shù)模型和多項式回歸模型集成方 法跟蹤鋰電池的容量退化趨勢，采用三參 數(shù)指數(shù)退化模型描述鋰電池的容量退化趨勢，文 獻利用安時法獲得電池容量，并采用高斯過程 回歸法獲得容量的退化趨勢。Moo 等人采用增強 的安時法評估鋰離子電池的 SOH。 安時法是一種離線方法，對于在線應用

 

提出了改進方法—Ah-V 方法，采用恒流放電，通過電流 積分得到電充放電電量和電池充放電電壓和開路電壓之 間的關系函數(shù)，利用非線性擬合建立電池 SOH 與這些電 壓之間的關系。在線應用時，通過估計電池的開路電壓 即可實現(xiàn)對電池 SOH 的估計，前提條件是準確估計電池 的開路電壓。所述的退化狀態(tài)識別方法，對比分析如下: 電化學分析法可以給出電池老化過程的詳細解 釋，但該方法是破壞性、侵入式的方法，僅適用于電池生 產(chǎn)與設計人員改善設計，卻不適用于工程應用。安時法方法簡單，便于實現(xiàn)。但電池的充放電 實驗環(huán)境及實驗條件很難覆蓋實際應用的復雜環(huán)境 和工況，且測試時間長