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锂电池各种状态估计之间的关系

锂电池系统庞大，需要电池管理系统的监督和优化，以维护其安全性、耐久性和动力性。

  电池状态估计

  电池状态包括电池温度、SOC(荷电状态估计)、SOH(健康状态估计)、SOS(安全状态估计)、SOF(功能状态估计) 及SOE(可用能量状态估计)。各种状态估计之间的关系如图4所示。电池温度估计是其他状态估计的基础，SOC 估计受到SOH 的影响，SOF 是由SOC、SOH、SOS 以及电池温度共同确定的，SOE 则与SOC、SOH、电池温度、未来工况有关。

  电池温度估计

  温度对电池性能影响较大，目前一般只能测得电池表面温度，而电池内部温度需要使用热模型进行估计。常用的电池热模型包括零维模型(集总参数模型)、一维乃至三维模型。零维模型可以大致计算电池充放电过程中的温度变化，估计精度有限，但模型计算量小，因此可用于实时的温度估计。一维、二维及三维模型需要使用数值方法对传热微分方程进行求解，对电池进行网格划分，计算电池的温度场分布，同时还需考虑电池结构对传热的影响(结构包括内核、外壳、电解液层等)。一维模型中只考虑电池在一个方向的温度分布，在其他方向视为均匀。

我国锂电研究者正在开展大量原创工作

中美日韩德英等国都制定了各自的电池发展战略，以期推动电池原理的创新以及技术的开发，支撑当代社会的可持续发展。我国锂电研究者们在国家和社会的支持下，围绕高效能量存储这个不变的“初心”，持续开展科学研究。

目前锂电池领域主流研究方向仍聚焦在寻找更安全高效的负极材料。由笔者带领的清华大学研究团队从2013年开始，在金属锂负极形核和无枝晶生长领域开展了原创性的科学研究。

研究发现，在金属锂负极中添加具有亲锂性的掺氮碳骨架，让电池中游离的锂离子在充电初始，就像小蝌蚪找妈妈一样，优先奔向青蛙妈妈——掺氮位点，在电池中形成均匀分布的金属锂“小团体”；在充电过程中，“小蝌蚪和青蛙妈妈”的“小团体”继续“抱团”。这种均匀沉积的行为可以避开以往形核少而产生的金属锂枝晶生长。

基于上述成果的论文2017年被化学领域期刊《德国应用化学》选为封面，今年还入选了由北京市科学技术协会主办的“北京地区广受关注学术论文”评选活动。研究团队在上述能源化学机理的基础上，进一步设计了碳锂复合负极。

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极化和内阻

电池放电时所有这些能量都不能完全转化为电能，电化学反应总是伴随着能量的损失，这些能量损失包括：1）活化极化--它引起电极表面的电化学反应 2）浓差极化--它是由于电极表面和体相中反应物和产物浓度的不同而产生的，是物质传递的结果。极化的存在消耗了部分能量，并以热的形式放出。

极化（polarization）

电池在充放电过程中是存在极化的，通常可将锂离子电池极化分为欧姆极化、电化学极化和浓差极化三类。几类极化各自的响应速度也不一样。影响极化程度的因素很多，但一般情况下充放电电流密度越大，极化也就越大。

以下分类解释一下：

(1)欧姆极化

顾名思义，有锂离子电池的欧姆内阻引起的极化，叫欧姆极化，也成电阻极化。电池的欧姆内阻(R)由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成（有些解释还把膜电阻也算上），通过一定的电流时，其极化电势可以计算，E=IR(欧)。

欧姆极化是瞬时发生的。

(2)电化学极化

指由于正、负极上电化学反应速度小于电子运动速度而造成的极化。电化学极化一般认为是微秒级的

(3)浓差极化

指由于参与反应的锂离子在固相中的扩散速度小于电化学反应速度而造成的极化。浓差极化一般认为是秒级的。

钠-氯化镍(Zebra)电池

钠-氯化镍（Zebra ）电池(以下称Zebra 电池)是以钠离子传导的b²-Al2O3固体电解质构成的一种新型高能电池，它与同一电池体系中先前已研发的钠-硫电池（以下称NaS电池）有着千丝万缕的关系， Zebra 电池实际上就是在NaS电池研制基础上发展起来的。所谓Zebra即Zero emission battery research activity的缩写，表示其为一种零排放无污染的绿色电源。电池制备过程无液态钠操作麻烦，比较简单、安全。因其制备通常都在放电状态，即用镍和氯化钠作为正极材料，通过较早次充电在负极产生钠金属；

电池连接可以任意方式进行串并联排列组合，即使当电池组内部发生少量电池损坏时(一般<电池总数的5%)无需更换，仍可继续工作。因其发生损坏时由于正负极直接接触反应生成铝而形成电池内部短路呈导通状态所致；电池能承受反复多次冷热循环。据早期报导，电池在进行了100次冷热循环后，无容量和寿命衰退的迹象发现。因其正极的镍基混合物具有比b²-Al2O3陶瓷管高的热膨胀系数，所以在冷却固化时会收缩脱离b²-Al2O3管，无应力产生的问题。

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锂电池超级强

整个锂电池板块大爆发，新上市的派能科技，一百亿的盘子都感觉要特停了，真是牛逼，证券方正证券涨停，指数又是一片祥和的大涨，资金现在有元旦回来指数连续逼空的预期，能不能实现就不知道了。

总之就是超级厉害的锂电池，加白酒反弹，加券商持续的护盘，极大指数都大涨了，个股方面也是涨多跌少，年底持续紧张的缺钱行情，可能慢慢要好起来了，市场的流动性明显恢复了一些，反正就这几天了，可以休息等元旦回来天干，也可以明天布局一些，感觉今年开门红的概率比较大一些。布局当然金融。

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     电池倍率充放电测试一般分为3 种形式，相同倍率充电不同倍率放电、不同倍率充电相同倍率放电和不同的倍率充放电测试。下面以充放电电压窗口为3.0～4.2 V 的扣式电池测试为例进行介绍。

  电池连接测试仪器并置于稳态环境中，静置5 min;以0.5 C 电流放电至3.0 V，静置10 min 后以0.5 C 恒流充电至4.2 V，在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止，然后以不同形式进行倍率充放电测试。

  相同倍率充电不同倍率放电的实验流程为：静置5 min 后以不同的倍率放电至3.0 V，并记录放电容量，静置10 min 后以0.5 C 恒流充电至4.2 V，在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止。不同倍率充电相同倍率放电的实验流程为：静置5 min 后，以0.5 C 倍率恒流放电至3.0 V，静置10 分钟，然后以不同倍率恒流充电至4.2 V，在4.2 V恒压至电流下降为0.05 C 截止。

  不同的倍率充放电的实验流程为：静置5 min后，以不同的倍率恒流放电至3.0 V，静置10 min，然后以相同的倍率(电流)进行恒流充电至4.2 V，在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止。

  根据测试形式，改变不同的倍率重复上述某个实验流程，充放电倍率由低到高(一般为0.2 C、0.5 C、1 C、2 C 以及5 C 等更高倍率)。建议相同倍率充放电循环5～10 次。 上海进口电池实验线哪家好

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