摘要
锂离子电池在包括消费电子、电动汽车、工业工具以及电能存储在内的众多行业中被越来越多地用作二次可充电电池。随着锂离子电池使用寿命的临近，有必要评估它们是否可用于其他要求较低的用途或再次利用。由于需要将单个电芯、电池管理系统、温度传感器及其他组件连接起来构成紧凑的电池组，这给电池的二次利用评估带来了挑战——通常的做法是先分离出单个电芯进行测试，再将性能极差的电芯送去回收，而根据剩余容量对性能较好的电芯进行分级。这样的处理方式会大幅增加二次利用评估的成本。本研究旨在探索一种无需将电池组拆分成各个模块、电芯及电池管理系统的解决方案，该方法通过为电池管理系统添加特殊功能，使得电池在首次使用后就能在其内部重新调整容量和功率参数。研究中使用了不同化学成分的电芯组合：镍钴氧化铝正极搭配掺硅石墨负极（NCA-GS）、镍钴氧化铝正极搭配石墨负极，以及锂镍锰钴氧化物正极搭配石墨负极（NMC-G），这些电芯处于不同的老化状态且具有不同的性能表现。研究比较了这些电芯在寿命起始阶段和结束阶段的内部电阻与容量情况。通过计算电池寿命结束时与初始状态的内部电阻比值后再取平方根，得到了相应的比例因子。将循环电流值与该比例因子相乘，即可得到老化电芯在循环过程中的表面温度曲线，该曲线与电池寿命起始时的温度一致。通过测定电池放电至0%电量状态及充电至100%电量状态后的电压下降值，分别确定了电池工作的最低和最高电压阈值。这一措施有效减缓了电芯的老化进程，同时也降低了其工作时的温度上升幅度。这为无需拆分单个电芯即可调整电池系统的参数提供了可能，而拆分电芯正是锂离子电池二次利用过程中成本较高的环节。电池管理系统可以被设计成具有可配置的电压和电流限制功能，因此当电池要被用于其他用途时，可能只需要进行简单的配置调整或固件更新即可。
