鋰電池剩余壽命精確估算的重要性
文章來源：PNAS普(pu)納(na)斯能源官網
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發表時間：2017-08-07 18:01:54
【小中大】
鋰離子電池正廣泛應用于消費電子、電動汽車以及空間系統。然而，一個不可避免的問題是隨著循環使用和材質老化電池性能會不斷下降直到廢棄。另外電池性能的退化無法直接測量，往往需要提前對其進行估計，從而決定是否...
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鋰離子電(dian)池(chi)正廣(guang)泛應用于消費電(dian)子、電(dian)動(dong)汽車(che)以(yi)及(ji)空(kong)間系統。然(ran)而，一個不可(ke)避免的(de)問題是隨著(zhu)循環使用和(he)材質老(lao)化(hua)電(dian)池(chi)性能(neng)會不斷下降直到(dao)廢棄。另(ling)外電(dian)池(chi)性能(neng)的(de)退化(hua)無法直接測量，往往需要(yao)提前對其進行估計，從(cong)而決定是否更換電(dian)池(chi)，以(yi)避免一些不必要(yao)的(de)事故。
目前對鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)循(xun)環壽命(ming)(ming)的(de)(de)預(yu)測離成熟的(de)(de)實際在線應(ying)用(yong)還有(you)一段距離。國外的(de)(de)一些高校、研究機(ji)構和(he)公司針對電(dian)動車、船(chuan)舶、飛機(ji)及航天器的(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)管理系統(tong)(tong)( battery management system，BMS) 進行研究和(he)開發，其中鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)循(xun)環壽命(ming)(ming)的(de)(de)預(yu)測是BMS 的(de)(de)核(he)心和(he)難點(dian)，許多(duo)如(ru)GPS 系統(tong)(tong)和(he)無人機(ji)( unmanned aerial vehicles，UAVs) 等軍事電(dian)子設備(bei)(bei)需(xu)要(yao)(yao)使用(yong)的(de)(de)便攜式電(dian)源都(dou)依(yi)賴(lai)于鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)，也需(xu)要(yao)(yao)評(ping)估(gu)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)可(ke)靠性，以避免鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)失效而(er)導致從操作損傷到性能下降甚至災難性故障等不同程度(du)的(de)(de)嚴重后果(guo)。 應(ying)用(yong)于植入式醫療設備(bei)(bei)的(de)(de)可(ke)充(chong)電(dian)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)可(ke)靠性被廣大的(de)(de)利益相(xiang)關(guan)者公認為最重要(yao)(yao)的(de)(de)一個(ge)要(yao)(yao)求(qiu)，要(yao)(yao)確(que)保這些設備(bei)(bei)的(de)(de)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)在操作過程中的(de)(de)可(ke)靠性，就必須要(yao)(yao)求(qiu)能夠(gou)評(ping)估(gu)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)容量和(he)預(yu)測剩余的(de)(de)循(xun)環使用(yong)壽命(ming)(ming)。
國(guo)內也(ye)有一些研(yan)究(jiu)機構已(yi)經開(kai)展了(le)實(shi)際應(ying)用工作，但尚處于(yu)起(qi)步(bu)階段(duan)，比如(ru)Liu D． T． 等人將鋰(li)(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)循(xun)環(huan)壽命(ming)(ming)預(yu)(yu)測(ce)方(fang)法(fa)應(ying)用于(yu)我國(guo)航天(tian)某所的(de)(de)衛星鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)健(jian)康(kang)評估(gu)系統中，開(kai)發了(le)衛星鋰(li)(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)剩余壽命(ming)(ming)預(yu)(yu)測(ce)系統; 針對空間應(ying)用計算(suan)資(zi)源約束問題(ti)，周(zhou)建寶等人還在(zai)FPGA 平臺上實(shi)現了(le)基于(yu)RVM的(de)(de)嵌入式(shi)鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)循(xun)環(huan)壽命(ming)(ming)預(yu)(yu)測(ce)計算(suan)方(fang)法(fa)，預(yu)(yu)測(ce)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)剩余壽命(ming)(ming)( remaininguseful life，ＲUL) ; 北京(jing)交通大學和(he)北京(jing)航空航天(tian)大學也(ye)分別(bie)研(yan)究(jiu)了(le)相關電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)剩余壽命(ming)(ming)估(gu)算(suan)方(fang)法(fa)，先后(hou)得到實(shi)際應(ying)用; 國(guo)內一些公(gong)(gong)司(si)(si)(si)如(ru)哈爾濱冠拓(tuo)電(dian)(dian)(dian)源設備有限公(gong)(gong)司(si)(si)(si)和(he)深圳派司(si)(si)(si)地科技有限公(gong)(gong)司(si)(si)(si)在(zai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)管理(li)系統的(de)(de)開(kai)發上也(ye)取得了(le)一定(ding)的(de)(de)成果(guo)。
總體(ti)來說，國內外電池管(guan)理系統(tong)的采集(ji)精度仍(reng)然(ran)不夠精確，尤其是在電池剩余循環壽命(ming)估(gu)算(suan)的準確性上仍(reng)然(ran)存(cun)在著不足，技術不夠成熟。
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