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電池的損傷機理與故障預警
摘要：電池損傷理論比電池老化理論更適用于電池故障的分析研究。研究了在電池組中微損傷的成因。分析了電池組中損傷疊加直至“斷裂型”失效的過程，得出現有電池安全體系存在系統性隱患的重要結論。闡述了從損傷留痕角度選擇內阻作為預警參數的理由。提出互比較內阻增量是電池故障預警技術工程實用化的核心概念。關鍵詞：電池損傷；損傷留痕；互比較內阻增量；電池故障預警
引言
電池組突發失效是后備供電系統中的一大安全隱患，如何預防電池組突發失效是電池維護技術中具有挑戰性的課題。目前，電池組突發失效所呈現出的不可預知性成為了研究電池故障預警技術的原動力。實現電池故障預警的關鍵是尋找最佳預警參數，顯然，最佳預警參數需要具備以下3個特點，即與電池故障的高度相關性，可重復測量性，可比較性。
電池老化理論是指導電池設計、制造和改進的理論基礎，但老化理論的研究對象主要針對電池的整體性，而電池故障卻主要基于電池的差異性，因此，電池老化理論并不適用于電池突發失效的分析研究，這種不適用突出表現在各種電池故障預警方案的思路上。現有的各種工程實用方案，無論是單體電壓方案或回路電流＋單體電壓方案，還是大電流放電方案或快速容量測試方案，都無不隱含著以電池容量作為預警參數，而實際上電池容量既不具備直接重復測量性（如定期容量放電試驗），也不具備間接重復測量性（如通過測量端電壓或內阻計算容量）。為擺脫電池老化理論對電池預警思路的束縛，迫切需要從新的角度重新審視電池安全對策，以期建立尋找最佳預警參數的理論依據，這就是電池損傷理論需要解決的課題。
1 電池損傷機理
1.1 電池損傷定義
解讀“過充或過放對電池有害”的常見警告，可進一步科學化為：過充或過放電流將造成儲能反應外的不可逆的電化學反應，這種設計外的不可逆反應必將損害電池的原有結構和儲能能力。由此可對電池損傷作如下定義：“過充過放下對電池結構和儲能能力所造成的不能自然復原的損害”。
表面上看，這一定義與電池老化理論和電池應用常識并無明顯不同，但是，該定義將自然引發出2個真正有意義的問題：
1）工程實用中一個完好的現有標準系統會避免電池損傷嗎？
2）電池損傷發生后，電池中留下了什么樣的可重復測量的，可相互比較的物理量變化？
1.2 “完好的現有標準系統”定義
電池故障可能起源于人為失誤，也可能起源于設備故障，這些原因都不是電池損傷理論的研究對象，電池損傷理論更加關注電池自身故障的不可避免性。
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