【摘要】 锂离子电池对整个系统的功能完整性和正确执行操作任务的能力起着至关重要的作用。

锂离子电池对整个系统的功能完整性和正确执行操作任务的能力起着至关重要的作用。电池的性能与电极上的电荷密度密切相关。由于电极物理性质的变化，电荷密度随着电池剩余使用寿命的变化而变化。研究电极的电荷密度可以揭示电池在整个生命周期内的动态行为。如果能够监测到控制电荷密度变化的机制，就可以根据电动汽车的实际运行情况调整电动汽车的运行条件，有效降低电池的退化率。研究电极的电荷密度变化可用于检测电极的性能，并为电极的微观结构设计提供指导。此外，电极的电荷密度会影响锂离子电池的荷电状态(SOC)、老化和容量。研究电极的电荷密度对电池的荷电状态估计、寿命估计和容量估计具有重要意义。

然而，由于电极上电荷分布的相互作用，很难直接检测到电荷密度的变化。在Lu等人[1]的工作中，FDO被用来表征电荷的分形分布和检测电荷密度的变化。采用gr<s:1> nwald - letnikov分数阶导数定义对分数阶微分方程进行空间离散化。采用优化方法对不同SOCs和不同老化阶段的FDO进行了辨识。FDO的变化表明，随着电荷密度的减小，电荷迁移率逐渐增加。最后，用FDO来解释容量恢复效应。FDO可以从电极物理性质的角度揭示电荷密度的变化。本文建立了电池内部机理与外部可测数据之间的数学联系。利用FDO监测电荷密度是一种快速、无损的技术，易于应用于电池生命周期中电极性能的动态监测。

[1] Lu X, Chen N, Analysis of the Charge Density Variation Caused by the Physical Properties of the Electrodes of Lithium-Ion Batteries[J]. Fractal and Fractional, 2022, 6(12): 701.

 

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