随着新能源汽车的发展,动力锂电池在储能领域的梯次利用受到广泛关注。动力锂电池在梯次利用过程中,其安全性与可靠性是关键技术也是技术难点。动力锂电池在储能梯次利用中,其安全性和可靠性存在以下挑战:1)电池包的差异性影响电池包使用寿命,短板单体易产生过充过放等安全隐患。电池内阻是表征锂电池健康状态的关键参数之一,但是难以测量。2)在工程电池系统中,一般单体数量庞大,单体信息量多,在应用过程中如何便捷快速准确地获取有效信息进行辨识到渐发性故障信号。3)锂电池存在老化以及自放电现象,那么对于储能供电系统,如何有效保证长期作为备用电源的储能单元能量满足备用电源要求。针对上述问题,具体研究内容如下:1)本文对循环400次的磷酸铁锂电池充电电压曲线、IC曲线进行分析,使用三次样条插值法,数值微分等分析方法,求取电池包单体的d Q/d V峰值位置,提取表征单体差异性的特征参数:容量增量内阻差?R_IC,并使用箱型图检测诊断出异常单体以及异常程度。与常规的HPPC脉冲式直流内阻检测结果进行归一化对比,对比结果误差2.5%。2)结合电压模型,对电池包的单体电压极值进行充放电行为分析,以及对电压极值序号分布特点进行研究,进而提出50%SOC时放电电压极值差ΔV作为检测参数,形成箱型图与电池专家系统联合的检测诊断技术:利用放电电压极值差ΔV的衰退路径k,驱动辨识电池包渐发性故障信号,其技术对非本体故障给予考虑。在实验室数据及工程应用数据中进行了检测应用,结果显示能够在电池失效之前提前辨识到电池包渐发性故障信号。3)分析了锂电池的放电速率与放电能量的关系,放电倍率越小,放出的能量越多。对储能直流系统中的储能锂电池提出“N+2”的备用策略,N个正常供电单元,1个备用电池,1个预备用电源,实现储能单元的身份有序交换。使用Python计算V-Q曲线的曲率得到曲线拐点,进行了拐点区间与SOC在20%～80%区间内的能量对比,对预备用电源在两种区间内分别进行基于事故负荷曲线的核对性放电,结果表明拐点区间可最大化利用能量,同时减少梯次电池SOC误差带来的影响。整体而言,本文从梯次锂电池储能应用的安全性和可靠性进行了研究。安全性方面,在时间轴上的某时刻,利用充电数据进行了电池包内阻一致性研究,以及在时间轴维度,利用生命周期内的放电电压极值差辨识渐发性故障信号。在备用电源的能量可靠性方面,提出“N+2”备用策略以及预备用单元的拐点区间核对性放电策略。研究内容为锂电池的梯次储能应用技术提供一定参考价值,边运行边检测的方式提高了数据利用率,降低储能电池运维成本,以及推动锂电池检测向节能、快捷高效、高性能方向发展。