國防科技大學張濤教授團隊：鋰離子電池健康狀態評估方法

鋰離子電池自誕生之日起，其健康狀態評估就成為電池生產方和使用方關注的焦點。

與傳統蓄電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、自放電率低、循環壽命長、環境污染小、無記憶效應等優點，逐漸成為各類電子產品、電動汽車、電力系統儲能、航天器、武器裝備等的主要儲能載體。但在鋰離子電池日歷存儲或充放電過程中，內部會發生一系列不可逆的副反應，如電解質膜生長、活性鋰離子數量減少等，導致電池出現阻抗增大、溫度升高、容量衰減等現象，嚴重時無法滿足負載需求；同時，由于鋰離子電池內部采用易燃的有機電解液體系及金屬鋰自身比較活潑，鋰離子電池安全性問題一直受到業界的關注。因此，為了有效避免因鋰離子電池性能下降造成的惡劣后果，我們必須對鋰離子電池健康狀態進行監測，開展故障診斷、預測與健康管理等相關工作，確保鋰離子電池安全、穩定、高效運轉。

鋰離子電池健康狀態評估研究現狀結構圖

當前鋰離子電池健康狀態評估研究主要集中在鋰離子電池失效模式及機理分析、容量衰減模型、總體可靠性評估與壽命預測、鋰離子電池剩余壽命預測4個方面。

產品健康狀態泛指與其老化、劣化程度密切相關且決定其失效時間或失效概率的特征量。通常，健康狀態評估有失效物理分析和數據驅動兩種思路。前者需要對產品失效機理有深入理解，并在其基礎上建立反映失效機理與健康狀態特征量關系的“白箱”模型，但鋰離子電池屬于內在工作、失效機制復雜的電化學產品，該過程需耗費大量時間和經濟成本，實施起來較為困難。相比之下，數據驅動方法從數據角度出發，借助統計學知識建立可觀測指標與健康狀態特征量之間的映射模型，成本相對較低，應用范圍更加廣泛。因此，《鋰離子電池健康狀態評估方法》著重介紹數據驅動的鋰離子電池健康狀態評估方法，但其實施過程中也并非完全摒棄失效機理，而是盡量結合機理分析結果輔助數據驅動評估模型構建與解釋。

鋰離子電池健康狀態評估方法

張濤, 劉天宇, 曹孟達著

北京: 科學出版社, 2026.1

(微電網與智慧能源叢書)

ISBN978-7-03-083772-1

本書主要介紹數據驅動的鋰離子電池健康狀態評估方法，包括鋰離子電池基礎知識、鋰離子電池可靠性評估、非完全充放電下鋰離子電池容量預測、基于集成學習的鋰離子電池容量預測、鋰離子電池單參數剩余壽命預測、鋰離子電池多參數剩余壽命預測、考慮“容量再生”的鋰離子電池SOH 估計、基于樣本熵的鋰離子電池SOH 估計、基于增量電量分析的鋰離子電池SOH 估計等內容。內容結構關系如圖所示。

本書內容結構關系

本書重點闡述各類評估方法的理論推導過程與典型應用場景，并結合實例對方法實施流程進行介紹，同時對方法有效性進行驗證。

雙參數下鋰離子電池剩余壽命預測結果

全書共分為10 章，其中第1 章由張濤撰寫，第2～4、7 章由張濤、劉天宇、姚磊等撰寫，第5、9 章由曹孟達撰寫，第6 章由張濤、姚磊、余斌等撰寫，第8、10 章由李國政、張亞軍等撰寫。全書由張濤統稿。姚磊、余斌、李國政、張亞軍的學位論文為本書貢獻了豐富的理論方法和算例素材，王羽、宋元明、王睿茜、董智威、周晨、王沖等為本書做了大量文字整理、圖形繪制、內容校核工作，劉亞杰、周星等對本書部分內容做了指導。

本書受到國家自然科學基金青年科學基金項目“考慮動態環境效應的退化型產品剩余壽命預測方法”(批準號72001210)和國家自然科學基金面上項目/新型能源中的關鍵科學問題“任務驅動的戰場電能保障網絡資源規劃與動態調度技術”(批準號72071205)資助，并得到多能源系統智慧互聯技術湖南省重點實驗室大力支持。

本文摘編自《鋰離子電池健康狀態評估方法》（張濤, 劉天宇, 曹孟達著. 北京: 科學出版社, 2026. 1）一書“前言”，有刪減修改，標題為編者所加。

(微電網與智慧能源叢書)

ISBN978-7-03-083772-1

責任編輯：范運年 高 微

本書主要介紹數據驅動的鋰離子電池健康狀態評估模型與方法，主要包括鋰離子電池基礎知識、離線狀態下鋰離子電池可靠性評估方法、在線狀態下鋰離子電池容量預測方法、鋰離子電池剩余壽命預測方法、鋰離子電池SOH 估計方法等；重點闡述各類評估方法的理論推導過程與典型應用場景，并結合實例對方法實施流程進行介紹，同時對方法有效性進行驗證。

本書可為從事鋰離子電池及其他類型蓄電池可靠性評估分析、電池管理系統設計、電池壽命預測與健康管理、電池維修決策等方面理論或應用研究的科研人員提供參考。

（本文編輯：劉四旦）

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