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电池的损伤机理与故障预警
摘要：电池损伤理论比电池老化理论更适用于电池故障的分析研究。研究了在电池组中微损伤的成因。分析了电池组中损伤叠加直至“断裂型”失效的过程，得出现有电池安全体系存在系统性隐患的重要结论。阐述了从损伤留痕角度选择内阻作为预警参数的理由。提出互比较内阻增量是电池故障预警技术工程实用化的核心概念。关键词：电池损伤；损伤留痕；互比较内阻增量；电池故障预警
引言
电池组突发失效是后备供电系统中的一大安全隐患，如何预防电池组突发失效是电池维护技术中具有挑战性的课题。目前，电池组突发失效所呈现出的不可预知性成为了研究电池故障预警技术的原动力。实现电池故障预警的关键是寻找最佳预警参数，显然，最佳预警参数需要具备以下3个特点，即与电池故障的高度相关性，可重复测量性，可比较性。
电池老化理论是指导电池设计、制造和改进的理论基础，但老化理论的研究对象主要针对电池的整体性，而电池故障却主要基于电池的差异性，因此，电池老化理论并不适用于电池突发失效的分析研究，这种不适用突出表现在各种电池故障预警方案的思路上。现有的各种工程实用方案，无论是单体电压方案或回路电流＋单体电压方案，还是大电流放电方案或快速容量测试方案，都无不隐含着以电池容量作为预警参数，而实际上电池容量既不具备直接重复测量性（如定期容量放电试验），也不具备间接重复测量性（如通过测量端电压或内阻计算容量）。为摆脱电池老化理论对电池预警思路的束缚，迫切需要从新的角度重新审视电池安全对策，以期建立寻找最佳预警参数的理论依据，这就是电池损伤理论需要解决的课题。
1 电池损伤机理
1.1 电池损伤定义
解读“过充或过放对电池有害”的常见警告，可进一步科学化为：过充或过放电流将造成储能反应外的不可逆的电化学反应，这种设计外的不可逆反应必将损害电池的原有结构和储能能力。由此可对电池损伤作如下定义：“过充过放下对电池结构和储能能力所造成的不能自然复原的损害”。
表面上看，这一定义与电池老化理论和电池应用常识并无明显不同，但是，该定义将自然引发出2个真正有意义的问题：
1）工程实用中一个完好的现有标准系统会避免电池损伤吗？
2）电池损伤发生后，电池中留下了什么样的可重复测量的，可相互比较的物理量变化？
1.2 “完好的现有标准系统”定义
电池故障可能起源于人为失误，也可能起源于设备故障，这些原因都不是电池损伤理论的研究对象，电池损伤理论更加关注电池自身故障的不可避免性。
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