鋰離子電池自放電的測量方法主要分為兩大類：1)靜置測量方法，通過對電池進行長時間的靜置得到自放電率；2)動態(tài)測量方法，在動態(tài)過程中實現(xiàn)對電池的參數(shù)識別。本期主要介紹動態(tài)測量方法。

為了縮短測量時間、節(jié)省空間資源和人力資源，研究人員也作了很多嘗試。一種方法是通過改變環(huán)境溫度和電池的SOC等條件來加快自放電速率，使測量參數(shù)可以在較短的時間內(nèi)有相對較大的變化。這種方法雖然節(jié)約了實驗時間，但同時也加快了電池的老化，增加了對電池的損傷，只適用于實驗室研究，不適合在實際生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。另外一種方法則是在現(xiàn)有較為成熟的鋰離子電池等效電路模型的基礎(chǔ)上，引入自放電電阻，通過不同的參數(shù)識別手段，在動態(tài)過程中測量鋰離子電池的自放電率。

李革臣等[1-2]利用自動化系統(tǒng)辨識理論，將鋰離子電池簡化為一階電阻-電容(R-C)等效電路，對鋰離子電池和等效電路施加相同的充放電電流，根據(jù)輸出電壓的差異調(diào)整等效電路的參數(shù)，直到二者差異趨近于零，就得到了鋰離子電池自放電電阻值。這種方法需要的總測量時間約為12h。但是，該方法將電池等效為一個無源電路，未考慮在實驗過程中電池荷電狀態(tài)變化對輸出電壓產(chǎn)生的影響。

Schmidt等[3]將電池簡化為如圖1所示的等效電路。其中：Rp,i為電化學反應(yīng)電阻，Cp,i為雙電層電容，Rself為自放電電阻，C為電池等效電容。通過對鋰離子電池施加短時間的電流脈沖，測量隨后靜置過程中的電壓變化，進一步解析得到自放電電阻值。該方法僅考慮靜置時每一階段起主導(dǎo)作用的反應(yīng)，將復(fù)雜的反應(yīng)機理解耦，在減少計算量的同時也縮短了測量時間。

圖1 文[3]所用鋰離子電池等效電路

具體來講，靜置初期起主導(dǎo)作用的是過電壓的恢復(fù)，靜置末期電池的自放電才起主導(dǎo)作用?？赏ㄟ^靜置末期的數(shù)據(jù)分析自放電的時間常數(shù)，再補償過電壓恢復(fù)期自放電導(dǎo)致的電壓降，求解電池等效電容，最終得到自放電電阻值。該方法可以在10～48h內(nèi)得到鋰離子電池的自放電電阻，與傳統(tǒng)方法相比節(jié)省很多時間，但為觀察到自放電起主導(dǎo)作用的階段，仍需消耗大量靜置時間。

Ouyang等[4]將電池內(nèi)短路的影響分為兩大類，分別是參數(shù)效應(yīng)和消耗效應(yīng)。其中：參數(shù)效應(yīng)是指由于短路電阻的存在，導(dǎo)致測量的開路電壓和內(nèi)阻相對真實值有一定偏差；消耗效應(yīng)是指由于短路電阻的存在，電池內(nèi)部存儲的能量不斷被消耗，電池SOC不斷下降，這將導(dǎo)致電池開路電壓和內(nèi)阻的真實值相對正常值產(chǎn)生一定的偏差。

式(10)和(11)所示的電池差異模型中：Ei為電池開路電壓，Ri為電池內(nèi)阻，Ui和I分別為測得的電池電壓及電流。利用遞歸最小二乘方法求得ΔEi和ΔRi的值，最后通過統(tǒng)計學方法識別超出閾值的異常參數(shù)，從而判斷電池是否出現(xiàn)內(nèi)短路。在短路電阻為100Ω時，該方法最快可在4h43min內(nèi)實現(xiàn)內(nèi)短路的辨識。

以上3種動態(tài)測量方法，通過引入等效電路等手段將鋰離子電池進行簡化，并采用了創(chuàng)新性的實驗方法解析出自放電電阻值，在縮短測量時間方面取得了較大的進展。

總結(jié)上一篇：鋰電池自放電測量方法：靜置測量法！

綜述了靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩類鋰離子電池自放電率的測量方法，得出的主要結(jié)論包括以下3點：

1、發(fā)生在負極/電解液和正極/電解液界面的副反應(yīng)是鋰離子電池自放電的主要來源，可以通過對正極表面進行改性，在負極、電解液中加入添加劑等手段，抑制自放電的發(fā)生。

2、在電池的存儲過程中，應(yīng)盡量避免處于過高或過低的SOC狀態(tài)，并且環(huán)境溫度和濕度應(yīng)保持在一個相對較低的范圍內(nèi)。

3、目前主流的自放電測量方法是以長時間靜置實驗為基礎(chǔ)的靜態(tài)測量。該類方法的最大問題是測量時間過長，造成空間和人力資源的巨大浪費。研究人員提出了一些結(jié)合等效電路模型進行參數(shù)辨識的動態(tài)測量方法，這些方法在縮短測量時間方面取得了一定的進展。通過創(chuàng)新性實驗設(shè)計，在動態(tài)過程中完成對自放電的解耦識別，是未來實現(xiàn)自放電快速測量的關(guān)鍵路徑和發(fā)展方向。

參考：裴普成, 陳嘉瑤, 吳子堯. 鋰離子電池自放電機理及測量方法[J]. 清華大學學報：自然科學版, 2019, 59(1):13.

[1]李革臣，趙旭，楊琳，等．動力電池自放電測量新技術(shù)原理與應(yīng)用[J]．新材料產(chǎn)業(yè)，2012(9):75-78．

[2]李然．鋰動力電池健康度評價與估算方法的研究[D]．哈爾濱：哈爾濱理工大學，2016．

[3]Schmidt J P ,  Weber A , E Ivers-Tiffée. A novel and fast method of characterizing the self-discharge behavior of lithium-ion cells using a pulse-measurement technique[J]. Journal of Power Sources, 2015.

[4] Ouyang M ,  Zhang M ,  Feng X , et al. Internal short circuit detection for battery pack using equivalent parameter and consistency method[J]. Journal of Power Sources, 2015, 294(oct.30):272-283.