锂离子电池充放电过程中的声发射试验与信号分析研究

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锂离子电池是新能源技术里的重要一环,随着时代的进步得到的很大的优化和发展,已经完全渗透在社会生活的各个角落。锂离子电池的安全性是电池企业生产过程着重关注点之一,锂离子点池的故障不仅会给相应的企业带来巨大的损失,同时也会危及人们的健康安全,因此对锂离子电池的健康状态检测具有重要作用。现在对锂离子电池的检测,大部分是通过对锂离子电参数的分析或射线检测去实现,这些方法可能会损坏锂离子电池,难以同时满足快速、非侵入式和实时在线检测监测的需求,红外和X射线检测的价格更是昂贵,性价比较低。
  锂离子电池运行状态下,电池内部结构会随电池循环周次的增加而改变,本文从微观角度和电化学反映角度分析锂离子电池内部结构的变化,发现气泡的产生、电极的膨胀以及电极裂纹的生成会产生应力波,这种信号可以利用声发射技术采集并分析。通过搭建锂离子电池声发射测量平台,设置锂离子电池的循环实验,对锂离子电池应力波信号进行分析,得到了可以表征锂离子电池健康状态的两种应力波信号:连续型声发射信号和脉冲型声发射信号,其中连续型声发射信号有两个主频60kHz和88kHz,脉冲声发射信号频带在0-150kHz范围内。实验结果表明,放电过程中连续型声发射信号的幅值随电池循环周次的增加而减小,可用于性能退化的表征;脉冲型声发射信号数量在电池首次循环时较多,低循环周次时数量较少,高循环周次数量又开始缓慢增加,符合浴盆曲线,可用于老化监测。为验证锂离子电池对于电池老化状态的判断的准确性,设置了阻抗检测实验,与声发射检测形成对比,通过对比实验的结果发现声发射检测结果与阻抗检测结果具有一定的相关性。
  利用声发射技术对锂离子电池健康状态开展研究为锂离子电池提供了一种新的检测思路和方法。
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