电芯寿命回溯助力长寿命电芯设计.pdf

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1、 电芯寿命回溯助力电芯寿命回溯助力 长寿命电芯设计长寿命电芯设计 苏州易来科得科技有限公司苏州易来科得科技有限公司 苏州 北京 杜塞尔多夫 20222022年年9 9月月8 8日日易来科得保密文档电池智能 设计 制造-运行 软件与解决方案愿景助推新型能源高效利用引领能源产业技术发展全球化苏州 北京 杜塞尔多夫全自主核心知识产权认证ISO9001专利国内国际超过30项商标国内国际超过30件全产业软件与解决方案易来科得 ELECTRODER使命为新型能量转换装置提供智能化解决方案易来科得保密文档01.背景及流程提纲02.电池寿命问题回溯失效分析03.电池寿命问题原因解析04.单因子验证及相关表征方

2、法05.电池寿命仿真预测结果易来科得保密文档背景及流程01易来科得保密文档随着对电池寿命需求的提升，提升电芯的寿命成为重要研究方向针对现有电芯的设计寿命达不到使用需求，对这种寿命问题进行回溯针对电芯寿命回溯结果的解析，通过寿命仿真优化电芯寿命不达标的关键影响因子，从而提升电芯寿命寿命循环跳水电池寿命问题寿命循环仿真预测电池寿命问题背景易来科得保密文档工信部对储能电芯寿命要求5000周80%SOH锂离子电池行业规范条件（2021年本）目前光伏、风电用的储能电站，每天完全循环13次，国家标准要求每年储能电池完全调用次数250次，同时各地方政府有更严格的标准，例如：宁夏地方政府要求每年完全调用次数4

3、50次，天津市要求50MW以上储能系统工作寿命10年（10年衰减20%），循环寿命8000次。用户端对储能电芯的寿命要求，从行标5000次，目前正在向700012000次迈进，当循环寿命达10000次，储能成本将降至1000元/千瓦以下，扣除充放电损耗和折旧，度电成本将低于0.16元，从降低成本及大规模应用角度分析，提升电芯的寿命迫在眉睫。电池寿命问题背景易来科得保密文档电池寿命回溯流程建立虚拟的数字化电池并通过仿真预测电池寿命性能，快速设计迭代输入设计参数电池老化构效关系模型输出仿 真调整设计参数，以满足长寿命性能需求电池寿命性能设 计针对可能原因制定寿命回溯实验，找到寿命衰减关键影响因子根

4、据关键影响因子调整电芯设计参数，重新制作电芯，将优化设计的电芯进行寿命测试输入客户端现有的电芯老化寿命相关数据进行初步解析，分析可能原因电芯寿命达不到设计要求，需进行寿命问题回溯对比优化前后的电芯寿命，优化后电芯的寿命得到了显著提升制定寿命失效分析流程，按照流程进行失效原因分析实 验 方 法 提 升 电 芯 寿 命 性 能输入指定的工况，对设计改进前后的电芯进行寿命仿真输入设计改进前后的设计参数、材料本征参数、部分测试数据等输出设计改进前后的电芯寿命仿真结果，解析仿真结果，说明设计改进对电池寿命提升的机理，帮助客户理解如何提高电池寿命，为长寿命新产品开发提供助力完成设计改进前后寿命模型的搭建仿

5、 真 方 法 提 升 电 芯 寿 命 性 能易来科得保密文档电池寿命问题回溯失效分析02易来科得保密文档实验设计选取寿命不达标的平行样电芯2颗，这两颗电芯样品的寿命衰减趋势基本一致，容量衰减曲线无明显分叉平行样品:提供的电芯样品需按照先无损检测再有损检测的方式进行FA分析，以保证样品的充分利用，并减少样品消耗选取寿命不达标的两颗平行样品进行无损和有损的实验分析，回溯电芯寿命问题易来科得保密文档设计-电池加速寿命实验方法 Accelerated Aging加速实验设计充、放 电 倍 率上、下 限 电 压环 境 温 度外界应力 选取合适的外界应力范围，不超过滥用边界，保证加速老化结果是在有效范围的

6、前提下；尽可能缩短寿命实验周期加速寿命实验方法：易来科得保密文档老化单机理实验设计电解液注液量电解液配方及添加剂群裕度预紧力设计N/P比正负极材料设计压实密度电芯生产工艺制程波动搅拌工艺：搅拌转速太快导致颗粒被破坏辊压工序：压实密度偏上限，材料颗粒被压碎分切工序：正负极极片分切宽度波动，正极走上限，负极走下限，导致宽度方向overhang不足温度电压区间机械应力SOC不同测试工况设计角度生产角度使用角度因果量化关系结构变化相变金属溶解粘结剂分解导电剂氧化集流体腐蚀电解液分解SEI膜成膜及增厚堵孔析锂产气老 化 机 理单机理加速表征实验确定非滥用边界方程组合描述容量损失内阻增加外特性表现进行电池