基于等效热模型的锂电池容量衰减特性研究.pptxVIP

基于等效热模型的锂电池容量衰减特性研究汇报人：2024-01-20

CATALOGUE目录引言锂电池容量衰减特性分析等效热模型建立与验证基于等效热模型容量衰减预测方法研究实验设计与数据分析结论与展望

01引言

0102研究背景和意义深入研究锂电池容量衰减特性，对优化电池设计、提高电池使用寿命和安全性具有重要意义。锂电池广泛应用于电动汽车、储能系统等领域，其容量衰减特性直接影响电池使用寿命和性能。

国内外研究现状及发展趋势国内外学者在锂电池容量衰减特性方面开展了大量研究，主要集中在实验测试、经验公式和数值模拟等方面。目前，基于等效热模型的研究方法逐渐受到关注，该方法能够更准确地描述电池内部的热行为和容量衰减过程。

研究内容基于等效热模型，建立锂电池容量衰减特性的数学模型，并通过实验验证模型的准确性。研究目的揭示锂电池容量衰减的热力学机制，为优化电池设计、提高电池使用寿命和安全性提供理论支持。研究意义本研究不仅有助于深入理解锂电池容量衰减特性，还可为电池管理系统的开发和应用提供重要参考。同时，研究成果对于推动电动汽车和储能系统等领域的发展具有积极意义。研究内容、目的和意义

02锂电池容量衰减特性分析

工作原理锂电池通过正负极之间的锂离子迁移实现充放电过程，正极材料通常为含锂化合物，负极材料为石墨等。结构特点锂电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，具有能量密度高、自放电率低、无记忆效应等优点。锂电池工作原理及结构特点

容量衰减现象随着充放电次数的增加，锂电池的实际容量会逐渐下降，表现为电池续航时间缩短。原因分析容量衰减主要由正负极材料结构变化、电解液分解、锂离子损失等因素引起。此外，充放电过程中的温度波动、过充过放等也会对电池容量产生影响。容量衰减现象及原因分析

高温会加速电池内部化学反应，导致电池容量快速衰减。同时，高温还可能引发电池热失控，造成安全问题。高温影响低温环境下，电解液的离子迁移速率降低，导致电池内阻增加，实际可用容量减少。此外，低温还可能引起电池析锂现象，进一步损害电池性能。低温影响温度对锂电池容量衰减影响

03等效热模型建立与验证

VS将锂电池内部的复杂热行为简化为等效热源和等效热阻的组合，通过求解等效热源的发热功率和等效热阻的阻值，实现对电池温度分布的快速预测。假设条件电池内部热源均匀分布；电池各向同性，即热传导系数在各个方向上相等；忽略电池内部的对流和辐射传热。等效热模型基本原理等效热模型基本原理及假设条件

通过测量电池在充放电过程中的电压、电流和温度等参数，结合电池的热物性参数，利用能量守恒定律计算得到等效热源的发热功率。通过测量电池表面的温度分布，结合等效热源发热功率和电池的热物性参数，利用传热学原理求解得到等效热阻的阻值。等效热源发热功率确定等效热阻阻值确定模型参数确定方法论述

模型验证方法采用实验测量的方法，对建立的等效热模型进行验证。具体步骤包括搭建实验平台、设计实验方案、进行实验操作和数据采集等。误差分析方法将实验测量结果与模型预测结果进行对比分析，计算误差指标如均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）等，评估模型的预测精度和可靠性。同时，针对误差较大的情况，对模型进行修正和改进，提高模型的预测准确性。模型验证与误差分析

04基于等效热模型容量衰减预测方法研究

预测方法概述及选择依据基于等效热模型的锂电池容量衰减预测方法，通过建立电池内部热行为与外部温度、电流等参数的关系，实现对电池容量衰减的准确预测。预测方法概述等效热模型能够较好地描述锂电池在充放电过程中的热行为，且模型参数易于获取，因此选择该方法进行容量衰减预测。选择依据

算法流程设计首先建立等效热模型，然后基于历史数据对模型参数进行辨识，接着利用辨识得到的参数构建预测模型，最后输入未来一段时间的温度、电流等参数，输出容量衰减预测结果。要点一要点二关键算法设计包括等效热模型建立、模型参数辨识、预测模型构建等关键步骤的算法设计。基于等效热模型预测算法设计

评估指标选择采用均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）等指标对预测结果准确性进行评估。评估结果分析通过对比不同预测方法的评估结果，分析基于等效热模型的锂电池容量衰减预测方法的准确性和优越性。同时，针对预测结果存在的误差，进一步探讨误差来源及改进措施。预测结果准确性评估

05实验设计与数据分析

锂电池选择选用具有代表性的锂离子电池，如LiFePO4、NCA或NMC等。电池状态确保电池在实验前处于健康状态，无明显损伤或异常。实验设备准备充放电设备、温度控制设备、数据采集系统等。实验条件设定不同的充放电倍率、温度范围及循环次数等实验参数。实验材料准备和实验条件设置

数据采集在充放电过程中实时记录电池的电压、电流、温度等数据。分析方法采用等效热模型对电池充放电过程中的热行为进行建模分析。