锂电池常用的差分电压DVA和容量增量ICA分析方法

基于电压电流测试数据的锂离子电池老化分析方法为容量增量分析法（ICA）和差分电压分析法（DVA），通过对电池小倍率恒流充放电过程中的 容量-电压 曲线求导即可得到容量增量曲线（ｄQ／ｄV-V，IC曲线），对 电压-容量 曲线求导即可得到微分电压曲线（ｄV／ｄQ-Q，DV曲线），通过分析IC或DV曲线上各种峰谷特征随电池老化的演变规律，即可对电池的老化模式和健康状态进行全面的评价。

正负电极活性材料在锂离子嵌入和脱出过程中依次经历多个不同的相变阶段，每一个相变阶段对应着正负电极OCV曲线上的一个电压平台。全电池OCV曲线等于正负电极OCV曲线之差，因此全电池OCV曲线上的电压平台为正极和负极多个相变阶段综合作用的结果，全电池曲线上的每一个电压平台即对应着一种正极和负极相变阶段的特定组合。随着电池老化，其OCV曲线上的电压平台将出现相应变化。

电压平台的变化可以反映电池的老化模式，但该变化难以从电池OCV曲线上直接捕捉到。对电池的 容量-OCV 曲线求导即可得到其IC曲线，表示单位电压变化对应的充放电容量。经过这种转换后，OCV曲线上的电压平台变为IC曲线上较为突出的峰，电压平台随电池老化的微弱变化也转变为了IC峰较为明显的衰减。IC曲线上各个峰下包络的面积即OCV曲线上各个电压平台对应的容量可以表示参与该相变阶段反应的锂离子数量。因此，IC峰面积随电池衰退的变化可以反映电池的各种老化模式，包括LAMpe、LAMne和LLI，此即ICA分析法。

虽然在IC曲线上可以清晰地看到各个峰随电池老化的变化，但是并不能直接获得各个峰所对应的面积。对电池的 OCV－容量 曲线求导即可得到电池的DV曲线，表示单位容量对应的电压变化。IC曲线上的峰分别对应着DV曲线上的各个谷，由于DV曲线的横坐标为容量，可以更为方便地获取曲线上各个谷所对应容量。

综上所述，IC曲线和DV曲线清晰地建立了电池外部电压电流监测数据与内部反应机理之间的有效联系，通过分析IC曲线和DV曲线的峰谷特征随电池老化的演变规律可以定性辨识电池的老化模式。

文章来源：新能源时代

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