研究锂离子电池老化规律并诊断健康状态开题报告

1.目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1. 选题背景及意义

目前，世界上各主要发达国家和主要汽车制造商 对电动汽车都投入了巨大的人力、物力、财力，历经 基础研究、关键技术突破、产品开发和试验，现在已 经转入小批量商业化生产和实际应用探索阶段，我国 也将电动汽车的研究开发列入“八五”、“九五”国家 科技攻关项目，“十五” 、 “十一五”期间国家科技部把 电动汽车项目列入国家“863”重大专项。动力电池技术是电动汽车发展的关键，动力电池技术的成熟，成本的降低以及安全性能的提高是电动汽车能否大规模推广应用的决定性环节，而动力电池的寿命测试规范及寿命预测是动力电池技术中的重要组成部分。其中锂离子电池因为自身比能量高、无记忆效应、自放电低、循环性能好等优势成为电动汽车动力电池的主导电源。但是锂离子电池寿命的长短是一大要点，解决了这一点才能在电动汽车产业的发展上有所建树。因此，对电池组老化规律的研究是很具有现实意义。

1.2. 研究的目的

本文旨在通过查阅相关文献资料了解电动汽车发展趋势及对动力电池的要求；掌握锂离子电池的组成、结构和工作原理；掌握测试锂离子电池性能的实验方法；掌握锂离子电池特性参数的老化规律；依据特征参数诊断电池的健康状态。

1.3. 国内外的研究现状分析

2007 年之后，由于电动汽车市场化的需求，电、热领域的研发明显加速；然而车用电池对电池的安全性以及寿命提出了更高的需求，锂离子电池老化问题亟待解决。自 2011 年之后，电池老化方向的论文发表数量出现了显著的增长趋势。

Arora在 1998 年综述了引起锂离子电池容量损失的内部机制，并用明确的化学反应方程式描述了不同老化机理，为电池老化模型的构建提供了理论基础。

Aurbach在2000年重点讨论了锂电池和锂离子电池内部在电极/电解液之间发生的副反应所引起的老化行为，通过多种材 料表征手段研究了正负极材料和电解液接触的表面特性对电 池性能的影响，为后来老化机理中的重要部分—SEI 膜生长 提供了大量有价值的参考。

Mehrens在2004 年比较了镍钴酸锂(LiNiCoO2)和锰酸锂(LiMn2O4)两种正极材料体系的锂离子电池在静置和循环两种工况下容量衰减的原因，初步区分了工况对老化机理的影响。

Vetter在2005年综述了现有锂离子电池的老化机理，从正、负极可能发生的衰退机制出发，全面地讨论了引起电池老化的原因，为后来老化机理的研究提供了翔实的参考。

Agubra在2013年综述了锂离子电池负极材料的老化机理，包括负极析锂、钝化膜生长、锂离子损失、活性物质的损失等，并讨论了缓解电池衰退的方法，为延长电池的使用寿命提供了有价值的参考。

张剑波，苏来锁在2016年根据锂离子电池的两种主要老化机理—SEI(Solid Electrolyte Interface)膜生长和析锂对老化行为上的不同影响,基于多应力作用下的锂离子电池循环老化实验结果,提出了两种检测析锂的方法,分别为内阻-容量轨迹法和阿伦尼乌斯准则法。

胡晓松，唐小林在2017年总结了《电动车辆锂离子动力电池建模方法综述》，在文献中梳理总结已有锂离子动力电池的老化模型。并重点阐述了面向控制的新模型结构与建模思路,并对各种方法进行了系统的分类。

任东生，冯旭宁在2018年对锂离子电池全生命周期安全性演变问题的国内外研究进展进行了综述,分析了国内外关于电池安全性能在循环老化和储存老化两种工况下的演变规律的研究,总结了电池老化衰减机理与安全性能变化之间的关系,指出负极析锂是影响电池全生命周期安全性能的重要因素,最后对锂离子电池全生命周期安全性演变研究进行了展望。

戴海峰，张艳伟在2019年针对锂离子电池寿命预测的研究现状进行分析,归纳总结了锂离子电池寿命建模思路。重点研究了近年来用于剩余寿命预测的技术、算法和模型,并分别比较了各类预测方法的优缺点,给出了锂离子电池剩余寿命预测亟待解决的问题及发展趋势。

2．基本内容和技术方案

2.1.基本内容

先通过查阅相关文献资料了解锂离子电池的组成、结构和充放电过程的基本原理，掌握导致锂离子电池衰退的内、外因素情况。然后查阅国内外相关文献资料并写好文献检索摘要，对文献资料进行理解消化加以总结，完成开题报告。还有就是按照导师的安排完成相应的研究任务。

完成的主要任务及要求如下：

1.了解电动汽车发展趋势及对动力电池的要求；

2.掌握锂离子电池的组成、结构和工作原理；

3.掌握测试锂离子电池性能的实验方法；

4.掌握锂离子电池特性参数的老化规律；

5.依据特征参数诊断电池的健康状态。

2.2.技术方案

1、通过查阅文献，总结国内外电动汽车的研究现状及对锂离子电池寿命的要求范围，了解锂离子电池组的组成结构对于电池寿命的影响；

2、查阅文献资料并分析影响锂离子电池寿命的具体因素，并掌握测试锂离子电池性能的方法；

3、总结锂离子电池特性参数的老化规律，如果有条件的话建立相关实验方案；

4、以此前所设计的方案为基础，依据特征参数诊断电池的健康状态

3．进度安排

1.2019.12.26-2020.1.10：确定指导教师人选，对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内收集资料、消化资料。

2.2020.2.24-2020.2.29：学生提交文献检索摘要。

3.2020.3.1-2019.3.14： 赴校外实习、搜集设计资料，并提交实习日记、实习报告。（因疫情已取消）

4.2020.3.16-2020.3.29：撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。

5.2020.3.30-2020.4.5：进行外文翻译，并提交外文翻译译文。

6.2020.4.6-2020.4.12：设计类，下达绘图任务，开始绘图。研究类，制定试验方案或下达编程任务，开始试验及编程。

7.2020.4.13-2020.4.19：继续完成绘图、试验或编程任务；撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。

8.2020.4.20-2020.5.10：完成绘图、试验或编程；完善毕业设计说明书、毕业论文；

9.2020.5.11-2020.5.17： 网上提交毕业设计说明书、毕业论文、绘图等附件材料；提交答辩申请。

10.2020.5.18-2020.5.31：教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。

11.2020.6.1-2020.6.7： 根据评阅意见修改毕业设计说明书、毕业论文，并网上提交；准备答辩PPT。

12.2020.6.8-2020.6.11：毕业设计答辩。

4．阅读的参考文献

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