1．目的及意义

1.1. 选题背景及意义

随着耗能的增加，以及社会近年来的环保意识提高，锂离子电池以其电压高，存储和循环寿命长，荷电保持能力强，环境污染低，无记忆效应以及工作温度范围广等众多优点，已成为我们社会生活中不可或缺的供能来源的一部分。特别是锂离子电池的安全性能逐步提高，成本不断下降以后，愈发引起人们对锂离子电池的关注。然而，锂离子电池易老化现象即使用一段时间后性能明显下降，成为了进一步推广应用的障碍。加强对锂离子电池的衰退研究，可以预防，改善电池老化，提高电池容量及延长电池寿命有很大的帮助。

新电池自开始使用到寿命终结，若达到预期设计寿命之后，认为电池达到了正常失效，否则称之为“提前失效”。锂离子电池失效的原因可分为内因及外因，电池衰退的内因包括：SEI膜不断生长，电解液丧失，隔膜裂解等问题。本文将会以电池衰退的内因为主，基于电化学模型研究锂离子电池衰退规律。

1.2. 研究的目的

阐述锂离子电池充放电过程的反应实质，掌握锂离子电池衰退机理及影响锂离子电池衰退因素。分析近几年来锂离子电池的衰退规律建模研究进展。运用仿真软件COMSOL基于电化学模型建立锂离子电池的衰退模型，研究不同工况下电池内部副反应发生类型。对电池内部材料及结构进行优化，以提高电池使用寿命。

1.3. 国内外的研究现状分析

锂电池在首次进行充电时，负极的锂原子会与电解质发生化学反应，在石墨电极表面形成固体电解质膜SEI（solidelectrolyte interface），该SEI膜不允许锂原子或电解质通过，但允许锂离子穿越。在钝化膜形成后，充电时锂离子从电解液扩散至钝化膜表面，进而嵌入石墨电极并在石墨电极中扩散。当锂离子全部嵌入石墨电极，并形成稳定结构时，锂电池的充电过程结束。

吴海桑^[4]等人的研究表明，传统的恒流恒压充电法因设计简单，可靠性强，能够满足大部分的应用需要被广泛使用，然而在某些应用条件下，恒流恒压充电法存在充电速度不够快，对锂电池循环寿命影响大，充电能量不够充足等问题。

而现阶段锂电池的充电技术的优化是在多限制条件下，解决单一目标或者多目标的优化问题的一种充电技术。目前还难以建立基于锂电池内部反应且容易在线得到的锂电池模型。