研究人員開發動態阻抗頻譜技術 可實時測量電池老化狀態

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據外媒報道，弗勞恩霍夫制造技術與先進材料研究所（Fraunhofer IFAM）利用動態阻抗頻譜技術，確定電池內的交流電阻。通過深入開發的方法，可以更準確地展示電池電芯的狀況。

（圖片來源：Fraunhofer IFAM）

據Fraunhofer IFAM介紹，這項技術使在運行過程中進行測量成為可能，可以實時反映性能。

在實際條件下，確定電池電芯的老化情況并不容易。然而，準確地描述運行中電芯的老化狀態，是更好地了解電池的老化機制和延長其使用壽命的基礎。這正是新測量方法所要實現的目標。

目前為止，精準測量電芯或電池包的工作，主要在實驗室中進行。然而，實驗室中的測量條件，通常與車輛本身不同。導致電池電芯老化的因素很多，包括儲存溫度、長期停放狀態下的充電狀態，最重要的是，充放電過程的歷史紀錄。

Fraunhofer IFAM表示：“在較長的時間范圍內，存在很多不同的影響因素。因此，精準確定老化狀態比較復雜，需要付出大量努力。現有方法要么基于仿真，簡單地描述電池系統和衰退過程，要么基于對電池電芯循環壽命的實驗推斷。”

仿真建模的問題在于，需要詳細了解每種電芯類型的所有必要過程，即使是未知或不明了的過程。此外，整個描述過程必須重復進行，以便將其轉移到新的電芯化學中，這需要進行大量的工作。進行測量推斷也是如此，必須對所描述的每種電芯類型和所有現有環境條件（溫度、負載分布等）進行完整的測量工作。即使這樣，電池內的溫度分布等因素也沒有考慮在內。

因此，弗勞恩霍夫的研究人員希望在“電芯化學知識有限”的情況下使用其模型。使用具有“記憶”效應的非線性行為數學模型（所謂的Volterra系列）描述電芯特性。這種方法的優點是，系統輸出始終依賴于系統的輸入，可以獲得以前所有過程的記憶。對于描述老化過程來說，這是必不可少的。

關鍵的一步是測量電池電芯在使用過程中的動態阻抗，包括電芯的充放電過程。可以直接測量描述電芯行為的數學參數。Fraunhofer IFAM表示：“借助這種數學表示法，還可以將尚未測量的狀態考慮在內，以便轉移到其他環境條件和電池化學，例如評估全新的電池類型。”

通過這種方式，將來應該也可以記錄固態電池。此外，可以直接在電池管理系統中實現這些功能，隨時獲得預測使用壽命的所有必要數據，而不需要額外的實驗室工作。