随着电动汽车产业高速发展,动力电池的装配数量急剧增加,然而动力电池在一定程度的循环次数和额定容量下降到初始值80%后需要退役,如何充分挖掘退役电池的剩余价值,对电池资源合理利用、解决环境污染问题具有重要意义。电池在梯次利用前,需要对电池的健康状态(State of Health,SOH)进行精准估计,及时剔除老化程度较大的电池并使不同老化状态的电池进入对应阶段的梯次利用环境。同时在梯次利用过程中荷电状态(State of Charge,SOC)的精准估算可以提高退役电池利用效率。
1定义
SOC的定义
StateofCharge，荷电状态，指电池当前具备的电量占其总容量的百分比。已知电池的标称容量或者实际总容量，就可以计算出电池还能放出多少电量，汽车还能跑多远。
SOH定义
StateofHealth，健康状态，是当前的可用总容量占新电池初始容量的百分比，或者电池寿命终了内阻与当前内阻的差值，与寿命终了内阻与新电芯内阻的差值之比。一般，能量型电芯用容量定义，功率型电芯用内阻定义。
设置这个指标的本意是用来衡量电池当前状态与理想状态的差距，包含老化和潜在风险性两个方面的含义。但就当前流行的定义方式，主要是从容量损失或者电阻增加比例这两个角度出发的，侧重于正常老化的方面，忽略了风险性的体现。
2为什么需要准确计算SOH?
1)普遍的回答是提高动力电池包的安全可靠性，这确实是一个重要方面。最近有研究表明，随着老化程度的加深，锂电池的热失控风险在上升。
2)准确的SOH是SOC正常评估的基础。看SOC的定义，跟总容量有关。但随着电池老化程度加剧，电池容量非线性减小。因而给出准确的当前总容量，是SOC良好发挥的基础。
3)准确的SOH是动力电池梯次利用的起点。梯次利用，关注退役电池的可用容量和后期使用中的安全性，两者正是SOH所体现或者部分体现的特性。
4)是对动力电池的保护。当电池容量已经下降10%，对应的1C放电能力也应该跟随下降10%，原来最大放电电流是100A，容量缩水后，最大放电电流就需要调整到90A。如果没有SOH作为依据，则系统是在以1.1C工作。长时间超负荷，很可能带来安全风险。
3锂电池的老化机理
SOH作为衡量电池老化程度的指标，从定义可以看到，凡造成容量衰减的，造成内阻永久增加的因素，都会对SOH产生影响。
大体可以划分成两类，一种是消耗电解液中的活性带电离子，另一种是损伤正负极活性材料。
1)消耗锂离子的行为主要发生在负极：负极与电解液接触，在负极表面形成SEI钝化膜，这个过程中会消耗锂离子；不恰当的充放电，使得部分锂单质析出，附着在负极表面；加工过程中，有过量水分掺入，使得部分锂离子失去活力；石墨负极在锂离子嵌入、脱嵌过程中，体积变化造成SEI膜破裂，新的曝露位置消耗更多锂离子。
2)活性材料的损失，是正极造成电芯容量降低的主要原因。正极材料中铁、镍等元素的溶解，造成材料容纳锂离子能力降低；反复多次或者过于迅速的锂离子嵌入和脱嵌，造成正极材料晶格结构塌陷，无法恢复。
4锂电池健康状态研究意义
电池SOH研究难度大，进展缓慢，但是SOH研究对电池的使用、维护和评估有很高价值，可为规划、政策和产业发展提供依据和参考，具有重要的意义
1)对电池管理的意义
电池管理系统估算电池荷电状态和剩余电量与电池的容量有关，若电池管理系统能掌握电池的老化规律和健康状态，将有助于其做好电池全寿命周期的电池管理。
2)对电池使用和维护的意义
SOH研究有利于掌握电池老化影响因素，为电池的使用和维护提供理论指导。对电池的使用和维护而言，了解影响电池老化的因素可减少高低温以及过充过放等有损电池使用的情况；知悉电池当前的健康状态，可帮助判断电池的内在隐患和寿命情况，为电池维护和更换提供参考。
3)对电池经济性评估的意义
SOH的准确评价对电池的经济性评估有重要意义，锂电池的应用场景、使用方式和维护手段不同造成电池的寿命差异，使电池的使用成本、经济效益等经济性评估有差别。通过SOH研究建立电池的老化模型，为分析电池的经济性提供数据支撑，将为企业投资决策、政府政策制定和产业发展规划提供有效辅助。
