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利用电化学阻抗谱实现锂电池健康状态在线监测的技术革新

泰然健康网
2025-08-19 21:03

01引言与背景

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命而被广泛应用，但伴随着使用时间的增加，其性能会逐渐下降，因此需要准确监测电池健康状态以确保安全。锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命而受到新能源行业的青睐。然而，随着电池的使用，内部不可避免地会发生诸如锂离子沉积和活性物质损失等不可逆反应，导致电池性能逐渐下降。为了评估电池的当前状态，我们引入了电池健康状态（SOH）这一关键指标。当SOH降至70%-80%时，从安全角度出发，电池往往需要及时替换。

传统的电池管理系统通常监测电压、温度和电流，但难以直接在线估算电池健康状态（SOH），实验室常用内阻监测，但不易实时检测。传统的电池管理系统（BMS）主要监测电压、温度和电流等参数，因此难以直接在线估算SOH。行业通常采用以下公式进行估算：

SOH = 当前电池最大可放电容量（SOC）/ 电池出厂时的额定容量值

实验室和工厂中还会使用电化学工作站等设备通过内阻监测来进一步估算SOH：

SOH =（电池寿命终结时内阻 - 当前内阻）/（电池寿命终结时内阻 - 出厂时内阻）

尽管这些方法在一定程度上有效，但它们都面临着挑战。SOC的估算精度受多种因素影响，且通常需要完整的充放电循环，这使得SOH的估算变得复杂且耗时。同时，借助电化学工作站等设备的内阻监测方法又难以实现实时在线检测。因此，开发一种能够快速可靠地在线监测锂离子电池SOH的方法成为了行业迫切的需求，这一技术难题也吸引了众多电池研究者的关注。

02创新的在线监测技术

大唐恩智浦的DNB1168芯片利用电化学阻抗谱（EIS）实现电池健康状态的实时在线监测，克服了传统EIS技术的限制。电池内阻的增大是电池老化的显著标志，同时也是电池进一步老化的推手。为了更精细地了解电池的阻抗特性，我们可以借助电化学阻抗谱（EIS）进行分析。EIS能够提供详尽的电池阻抗信息，为估计电池寿命提供有力支持。然而，传统的EIS监测方法仅限于实验室环境，无法满足实时在线监测的需求。针对这一问题，大唐恩智浦推出的DNB1168单电芯监控芯片，通过创新的在线阻抗监测技术，实现了SOH的实时在线监控。

❒ 实际案例分析

实验中通过EIS技术 监测5节不同状态的电池，标定并展示了如何通过阻抗值估算真实的电池健康状态（SOH），提供了高精度的监测数据。在相同容量和温度条件下，我们对五节处于不同SOH状态的电池进行了EIS标定。标定结果清晰展示了各节电池的阻抗特性，为实时在线监测SOH提供了可靠依据。

通过EIS技术，我们对1~5号电池进行了详尽的监测。结果显示，2号和5号电池的欧姆阻抗值为0.5毫欧，对应的真实SOH为100%。而3号和4号电池的阻抗值为1.8毫欧，其真实SOH为85%。至于1号电池，其阻抗值为3.5毫欧，对应的真实SOH为70%。

利用这些数据，我们可以进一步通过内阻计算SOH的公式来估算电池寿命完全结束时的内阻。将SOH=70%和SOH=100%的内阻值代入公式，我们可以得到电池寿命终止时（SOH=0%）的内阻大约为10.5毫欧。再计算1.8毫欧内阻时的SOH，我们得到的结果为87%，与实际SOH的误差控制在2%以内，这一精度远高于行业内常规的容量SOH估算方法。

根据我们的实验结果，只要针对不同SOH电芯的阻抗在前期做好标定，EIS技术便能迅速反映出该电芯的当前SOH。而借助集成EIS的单电芯监控芯片DNB1168，我们可以轻松实现电池当前健康状态的在线监测。

03技术优势与未来

与传统方法相比，EIS技术具备成本低、精度高、易于实现等优势，是电池健康状态评估的新选择。传统的SOH评估方法通常涉及低倍率充/放电的容量校准，这一过程不仅耗时较长、耗电量大，还存在精度不高、成本高昂以及实用性不强的问题。相比之下，EIS技术因其成本低廉、易于实现以及高估计精度等显著优点，正逐渐成为电池健康状态评估的新选择。

我们的实验表明，通过不断推动电池管理系统的创新， 持续的技术创新将提升电池管理系统的效率和可靠性，降低生产成本，并 推动国产化进程，以支持电动汽车和工业储能应用。我们有理由期待，基于EIS的更多BMS创新将在不久的将来陆续涌现。

通过不断推动电池管理系统的创新，我们致力于帮助厂家在电动汽车和工业储能等领域提供更加安全、可靠的解决方案，同时简化设计、降低生产成本。每一项新技术都是在前代技术的基础上进行优化和升级，使得我们的解决方案更加灵活多变、高效节能、稳定耐用且经济实惠。我们将持续致力于技术创新，与客户共同成长，共同推动国产化进程。

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