隨著對電動汽車電池需求的持續增長,密歇根大學(University of Michigan)的研究人員已經開發出一種方法,可用於預測製造工藝和材料的變化,將如何影響電池的壽命。
密歇根大學的工程師已經確定,在電池製成後立即測量內阻,是衡量電池壽命的一個關鍵指標。測量可以在製造過程的尾部幾秒鐘內完成,幾乎不需要額外的成本。
以往的研究表明,壽命預測是可能的,但它需要反覆迴圈——充電、放電和再充電,以收集訓練演算法所需的資料,確定壽命所需的老化測試可能需要數週至數月才能完成。
近日,這項新研究表明,準確的電池壽命可以在一個電阻測量的幫助下進行預測,或者說是對電池在多大程度上抵制其內部電流流動的一種測量。該電阻可能來自內部元件的材料,或者影響離子在電池電極之間移動的電化學因素。在低電荷水平下測量電阻是關鍵。
研究人員表示,原則上,在低電荷狀態下的電阻測量可以在沒有任何迴圈的情況下獲得,使模型訓練過程更快。
為什麼電阻對電池壽命估算來說是一個很好的晴雨表?因為它可以表明有多少鋰與液態電解質融合,液態電解質將離子從電池內的一個電極輸送到另一個電極。這種結合層被稱為固體電解質間相,可以保護電極的表面,使其壽命更長。
而進入固體電解質間相的鋰數量通常難以測量。但在低充電狀態下,電池的內阻與進入固體電解質間相鋰的數量密切相關。這提供了一個方法,可以快速測量其保護層,以及用普通裝置測量電池的工作能力。
研究人員表示,汽車製造商一直在努力降低生產汽車的成本,而現在,他們正在尋求使電動車電池儘可能具有成本效益。因此,研究中試圖回答的問題是:在製造過程本身,你能多快地瞭解電池的使用壽命?
而事實證明,可以立即瞭解電池壽命。如果你知道在高通量測試中可以獲得的關鍵訊號。找到這種關鍵的可測量特徵,可以簡單地用於持續改進和擴大電池製造的規模。
題為Predicting the Impact of Formation Protocols on Battery Lifetime Immediately After Manufacturing的相關研究論文發表在《SSRN電子雜誌》上。
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論文原文:
https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3900211