1.1.选题背景及意义

能源危机和环境污染已成为全球社会关注的焦点，过度开发和依赖化石能源，给人类自身带来一系列问题。电动汽车可以提高能源转化效率，降低对环境的污染，对于加强我国能源技术升级及换代具有重要的经济和战略意义。动力电池作为电动汽车核心部件，也是发展电动汽车的技术瓶颈。电动汽车的发展也对动力电池提出了更高的要求：高的功率密度、体积比能量、质量比能量；工作温度范围要宽；电池能够深度放电而不影响其寿命；安全可靠；寿命长；价格低等。常用的电动汽车动力电池有铅蓄电池、镍氢电池和锂离子电池，锂离子电池由于工作电压高、比能量高、循环寿命长、自放电率低、无记忆性、对环境无污染等优点，使得其已成为动力电池的首选^[1]。

然而，随着锂离子电池的快速发展，其在高温使用环境下存在的快速容量衰减和安全隐患等问题显得日益突出。目前，非正常容量衰减和安全问题已经成为锂离子电池发展过程中的一个瓶颈，制约了锂离子电池的广泛应用。研究锂离子电池的衰退过程有助于指导电池的合理使用，延长电池的使用寿命。进一步地，对锂离子电池的衰退过程建模可以预测电池的老化状态，降低电池突然失效带来的损失，降低电池定期维护和测试 的成本。此外，利用老化模型可以规划电池的梯次利用、减少或避免能源的浪费。

1.2.研究的目的

本文旨在通过用Simulink建立锂离子电池的等效电路模型，以及进行电池衰退性能实验和HPPC实验，来分析和比较在不同衰退状态下电池剩余能量、峰值功率和特性参数的变化规律，从而理解锂离子电池衰退机制，有助于准确的预测电池的工作寿命。

1.3.国内外的研究现状分析

目前我国在锂离子电池领域的研究工作主要集中在正负极材料等电池产业链前端领域，而发达国家已经在如何延长电池寿命及对其预测模拟、防止电池老化等电池产业链末端甚至电池回收领域取得了一系列研究成果。衰退机理的研究涉及电化学、材料等领域，衰退模型包括机理模型、半经验模型和经验模型。但是，锂离子电池的衰退过程复杂多变，影响因素众多，获得完整的电池诊断和精确的衰退模型仍具有挑战性。

2011年，Dubarry等^[2]通过循环寿命试验，用增量容量分析法分析结果，揭示了大型商用锂离子电池的两种可能的衰退机理，即高温下活性物质的损失和（或）锂含量的损失。

2011年，清华大学李哲^[3]等提出了基于耦合强度判断和多因素输入的寿命建模方法，因素之间的耦合性通过实验数据获取。

2011年，John Wang等^[4]基于LiFePO4电池负极副反应消耗活性锂这一机制，采用幂律模型结合实验数据，建立了一个半经验容量损失模型，模型考虑了温度，倍率和安时吞吐量三个因素。通过实验验证，模型具有较好的精度，可以量化不同倍率和温度（15℃以上）下的容量损失。