基于开路电压重建的串联电池组在低温条件下的老化机理分析

《Energy Technology》：Aging Mechanism Analysis for Series-Connected Battery Pack Based on Open-Circuit Voltage Reconstruction under Low Temperature

本研究通过多尺度分析方法探究串联电池低温老化机制，提出一种基于开路电压（OCV）重构的新方法，可量化锂库存损失（LLI）、正极（LAM PE）及负极（LAM NE）活性材料退化模式，揭示其与电极形貌参数的直接关联。结果表明LLI主导全周期性能衰减，LAM PE在早期循环达到峰值后稳定，LAM NE在晚期加速退化。微观分析（XRD、SEM、EDS）证实低温加剧SEI膜生长和锂枝晶沉积，导致电池失效加速。该非破坏性OCV方法为极地电池应用提供关键见解。

　　

摘要

本研究通过多尺度分析，探讨了低温环境下串联电池的老化机制。提出了一种新颖的开路电压（OCV）重建方法，该方法能够追踪电池退化过程中的电压变化，量化了三种不同的退化模式：锂损耗（LLI）、正极活性材料（LAM_PE）和负极活性材料（LAM_NE）的损伤。该方法利用三维结构参数建立了电化学行为与电极形态之间的直接关联。研究结果表明，在整个电池使用寿命期间，锂损耗（LLI）是导致性能下降的主要因素。正极活性材料（LAM_PE）在早期循环中逐渐受损后趋于稳定，而负极活性材料（LAM_NE）在电池老化后期损伤加剧。退化模式与电极形态特征之间存在明显的线性关系，为低温条件下的电池性能衰退提供了机理上的解释。微观分析（XRD、SEM和EDS）证实，低温环境会加速固体-电解质界面的生长以及锂在电极表面的沉积，从而加速电池失效。这种基于开路电压（OCV）的方法为理解电池组的老化机制提供了一种非破坏性的手段，有助于推进低温气候下电池应用的研发。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

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