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同濟大學魏學哲:動力電池信息“白箱”探索
發布時間:2020-10-17 15:26:00
關鍵詞:CBIS2020

同濟大學魏學哲:動力電池信息“白箱”探索

圖為同濟大學汽車學院副院長魏學哲發表演講


10月17日,“第五屆動力電池應用國際峰會(CBIS2020)暨首屆中國新能源新材料(寧德)峰會”在福建寧德召開。本屆峰會由中國化學與物理電源行業協會、福建省寧德市人民政府、電池中國網,以及寧德時代、電化學儲能技術國家工程研究中心和21C創新實驗室聯合主辦。在“發掘動力電池產業鏈價值與機會”主題論壇上,同濟大學汽車學院副院長魏學哲發表了題為《為云管理賦能——鋰離子電池電化學阻抗車載獲取和應用》的主題演講。

 

“做電池管理最基本的一個問題是希望把化學、物理的東西數學化、信息化、透明化,”演講伊始,魏學哲首先向與會代表揭秘了推動電池狀態監測、電池管理等方面要與大數據進行聯系的內在邏輯。

 

由于動力電池目前還有很多問題還亟待解決,如衰減過快、衰減無法準確判斷,充電、續航、安全等都沒有具象化、可視化的信息可做參考,目前電池就像一個完全“黑箱”的東西,我們如何把“黑箱”變成“灰箱”,最后變成“白箱”?“我們要做一個透明的發動機,你不要以為它就是個鐵疙瘩,其實整個燃燒過程我們可以看得一清二楚,就是同樣要把電池逐漸從‘黑箱’變成‘白箱’,這將是電池規模應用必須要面對和解決的一個非?;镜膯栴}?!蔽簩W哲表示。

 

魏學哲還指出,未來汽車“智能化”將是必備屬性,而電動汽車也是一個智能移動終端載體,不僅僅是是一個交通出行工具,“單一的車輛一定會和大數據、云計算結合在一起?!边@就需要對電池各方面的狀態和數據進行‘可視化’,發展到目前的第三代電池管理系統一定要能夠做到精準、及時全周期的電池狀態估計和診斷管理,這也將為智能化提供很好的基礎。

 

此外,目前電動汽車殘值比較低的問題比較突出,而核心問題是電池的殘值很低?!爱斘覀儗σ粋€東西不了解的時候,一般都會按照最低的價格來評估它,電動汽車殘值低的問題核心就是電池信息不透明,”魏學哲表示,可能很多電動汽車退役后,電池仍然是好的,可以繼續使用或梯次利用,但是缺乏關于電池的詳細信息數據和狀態數據,同時社會上也缺乏相關積累,因而都會按照最差的“價格”來估計它,這也是電動汽車殘值低的問題所在。

 

無論是基于對電池信息的“白箱”研究,還是為了整個產業的健康發展,亦或者為了后續的再利用,對電池信息,尤其是全生命周期內的數據做到“可視化”都非常必要且迫切。

 

正是基于此認識,同濟大學汽車學院和國內眾多科研機構正在努力尋找電池“可視化”的途徑,并且很多理論數據應用到實際測試中。

 

“阻抗是電池信息的重要特征參數,”魏學哲解釋稱,充放電過程中包括Li+在內的離子和電子不斷在電池內部定向運動,阻抗反映了離子和電子在電池不同區域、不同過程運動所受到的阻力,而滿足線性、穩定性、因果性條件下,通過對電池上的電壓、電流進行時頻域分析可以得到阻抗,而基于這種理論演繹和驗證,則可以進一步了解電池的真實狀態。

 

魏學哲指出,阻抗是包括鋰離子電池在內的化學電源的重要參數,與內部過程密切相關?!皩τ谄噾茫姵刈杩箶祿膶樵贫穗姵毓芾硖峁┬路f的角度;以目前的技術現狀,在充電時完成阻抗測量已具備工程化應用的可能;基于電池阻抗可以實現溫度估計、壽命狀態估計、壽命預測、壽命衰減模式識別、診斷等豐富應用,”魏學哲表示,未來能源網絡高度依賴化學電源,阻抗在不同場景具有廣闊的應用空間,“阻力”變“動力”。

 

演講中,魏學哲進一步介紹了LFP和NCM電池材料在阻抗方面的特性。據魏學哲介紹,對于所研究的LFP和NCM電池,存在一定頻率范圍內(1Hz~100Hz)的阻抗角對溫度變化非常敏感?!白杩菇菍囟确浅C舾械奶卣?,以及雙方的密切關聯性,對電池內部溫度等參數進行測算和驗證,可逐漸使得其更為透明,“基于此理論和方法,目前內部測算跟實際結果誤差可以控制在0.5度以內。”據魏學哲透露,這將對電池的信息掌握提供很強的參考價值。

 

魏學哲表示,在整個能源革命里面,電池都會扮演一個核心角色,這個核心角色里面我們需要對它進行“白箱化”處理,對這個電池的內容搞清楚,阻抗是一個重要的參數,而除了阻抗這個參數,其實還有其他參數我們需要進一步開發。


稿件來源: 電池中國網
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