关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   三氧化二铁   全电池   电化学性能  

摘要： 锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、工作电压高、环境友好等特点，已经成为21世纪高能二次电池的主要选择。本文研究了LiFePO/C正极材料和FeO负极材料的制备与电化学性能。 以自制β-FeOOH纳米棒为原料，通过碳热还原制备LiFePO/C正极材料，并研究含碳量对其电化学性能的影响。结果表明，产物含碳量约为2.79wt.%时，LiFePO/C的电化学性能最优异。此LiFePO/C正极材料在0.1、0.5、1、5、10和15C倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0和92.9mAhg，且经过不同倍率循环后，返回0.1C放电比容量为157.5mAh g，为初始0.1C放电比容量的99.2%。 以自制β-FeOOH纳米棒为原料，通过空气中煅烧制备FeO负极材料，并研究其电化学性能。结果表明，FeO负极材料在50mA g电流密度下首次放电比容量为1667.0mAh g，第二次放电比容量为1161.0mAh g(占首次的70%)，且循环50次后，仍保持459.7mAh g的放电比容量。 最后研究了全电池LiFePO/C vs. FeO的电化学性能。此全电池，在0.1C倍率下，相对于LiFePO活性物质，首次放电比容量为148.7mAh g;相对于FeO活性物质，首次放电比容量为441.7mAh g。LiFePO/C vs. FeO全电池在经4次循环后，不同倍率下放电比容量无衰减，且返回0.1C放电比容量相对于初始0.1C平均放电比容量无衰减，显示了良好的循环性能。

关键词： 正极材料   磷酸铁锂   磷酸锰锂   离子热合成   离子液体  

摘要： 离子热合成法是一种用离子液体同时作为溶剂和潜在的结构导向剂来制备无机材料的新型方法。离子热法是为区别于水热法而提出的，最突出的特点是可以在常压下制备材料。 本文利用离子热合成法在常压低温的温和条件下制备锂离子电池正极材料LiMPO4（M=Fe, Mn），以乙醇胺乳酸盐离子液体（EAL）、乙醇胺乙酸盐离子液体（EAA）、二乙醇胺乙酸盐离子液体（DEA）和三乙醇胺乳酸盐离子液体（TEL）四种醇胺类离子液体为反应介质，考察了离子液体种类、反应时间、合成温度、表面活性剂、高温处理等因素对制备正极材料及其性能的影响，通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征了材料的相态和形貌，采用恒流充放电法研究了材料的电化学性能。 结果表明：（1）利用离子热法在常压低温的温和条件下以EAL、EAA、DEA和TEL四种离子液体为反应介质均能制备出具有橄榄石型晶体结构的LiFePO4和LiMnPO4材料。（2）不同离子液体中得到的LiFePO4样品形貌均为规则的橄榄球形，但颗粒尺寸有差别，在离子液体EAA、DEA和TEL中获得的橄榄球形LiFePO4样品的长度均为400nm左右，而EAL中获得的橄榄球形颗粒的长度达到2.5μm；不同离子液体制备的LiMnPO4样品的形貌不统一，有棒状、薄片状以及不规则的颗粒。（3）离子液体中形成橄榄球形颗粒的可能机理包括LiFePO4晶体的形成和橄榄球形颗粒的生长两个过程，而离子液体在两个过程中分别主要起到溶剂和结构导向剂的作用。（4）添加表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）或十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）能调控LiFePO4样品的形貌和颗粒大小。（5）在EAL、EAA、DEA和TEL四种离子液体中制备的LiFePO4材料在0.1C充放电倍率的首次充放电容量最高达122.9mA h/g，经过进一步高温处理后则高达145.1mA h/g；在离子液体中制备出的LiMnPO4未经进一步处理时几乎没有放电平台，而混入碳源后经高温处理获得的LiMnPO4/C复合材料的放电容量最高达115.3mA h/g（0.05C）。

关键词： 电池管理系统   磷酸铁锂电池   SOC   修正型安时法   新能源汽车  

摘要： 伴随着能源危机和环境污染问题的日益告急，同时人们生活水平的提高，越来越多的家庭选择购车，无形中推动着全球汽车产业的发展，纯电动汽车的研究也越来越受到重视。随之产生的还有电池管理系统。电池管理技术就是通过实时检测电池状态，并据此提供电池（组）的优化使用方法，保障其使用的安全性和长寿命;提高车辆运行的效率、驾驶的舒适性，实现电池容量和能量利用的高效性。 本论文来源于工信部国家电子产业发展基金项目，在该项目的支撑下，研究适用于磷酸铁锂动力电池管理系统以及SOC估算方法。 本文首先介绍了本课题的研究背景，阐明本课题的选题意义与研究内容。与此同时，回顾了电动汽车的发展历史以及动力电池的现状，并分析了目前国内外电池管理系统的研究现状，指出电池剩余电量的估计在电动汽车动力电池管理系统中的重要性。综述了本文的主要研究内容，包括电池管理系统的功能，磷酸铁锂电池特性的分析以及SOC估算方法的研究。 本文在第二章和第三章中，重点研究磷酸铁锂锂电池的电压、温度，效率，老化等特性，并针对其特性设计SOC的估算方法，为更好的估算电池组的剩余电量提供优化方法。第四章，针对磷酸铁锂电池在充放电过程中电压特性呈现出一个平台期，通过比较扩展卡尔曼滤波算法与无味卡尔曼滤波算法的优缺点，最终采用无味卡尔曼滤波算法，对电池建模处理此时SOC。第五章，分析了算法实现的硬件和软件平台，根据磷酸铁锂电池所具备独有特性，以及其显著特点，在实验中通过对本文SOC估算方法与Ah法和卡尔曼滤波方法比较得出估算误差和估算精度，实验结果证明该方法可行性、有效性与精确性。最后总结全文。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   碳包覆   稀土元素   过渡金属   电化学性能  

摘要： 橄榄石型LiFePO4具有优异的热稳定性能、循环性能和环境优良等特点，是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。但是，其低电子电导率(10-9s/cm)和较差的离子扩散速率(10-11s/cm)严重限制了材料的电化学性能的发挥。本论文以提高LiFePO4材料的导电性为主要目的，通过碳包覆、选择性掺杂微量稀土元素和过渡金属（Mn、Co和Ni）等方法来对LiFePO4材料进行改性研究，系统地研究了材料的形貌、微观结构与电化学性能之间的关系。 采用单因素实验法分别对合成LiFePO4的烧结温度和包覆的碳源进行优化，以获得最佳的工艺条件。XRD和SEM显示当合成温度为650℃时，材料的晶型完整、颗粒尺寸适中、分散性较好。利用XRD、SEM、TEM和Raman等分析了四种不同碳源（柠檬酸、葡萄糖、乙炔黑、抗坏血酸）制备的LiFePO4/C复合材料的结构和微观形貌，研究发现有机碳源在LiFePO4表面均匀包覆一层5nm左右的碳层。其中柠檬酸作为碳源时，LiFePO4的电化学性能提高最为显著，0.1C条件下首次放电容量达到147mAh/g。 提出了一种新型的两步球磨法制备LiFePO4/C材料，结果表明该方法合成的材料结晶性更好、颗粒尺寸为纳米级且分散性较好；0.1C下的首次放电容量为153mAh/g，0.2C下循环50次容量几乎没有任何衰减，材料具有良好的循环和倍率性能。与一步球磨法相比较，两步球磨法获得的纳米级材料缩短了锂离子的迁移距离并且增大了与电解液的接触面积，从而有效改善材料的电化学性能。 选择性的采用6种微量稀土金属离子Re3+（Re=La、Nd、Gd、Ho、Er、Lu）对LiFePO4的Fe位进行掺杂制备LiFe0.99Re0.01PO4。结果表明：La和Lu的掺杂引起晶胞畸变，降低了材料的比容量，Nd的掺杂效果最佳，LiFe0.99Nd0.01PO4样品在0.1C的首次放电容量达到134mAh/g，0.2C倍率下循环20次容量几乎没有衰减，容量保持在126mAh/g。 采用过渡金属元素掺杂制备LiFe0.98M0.02PO4（M=Mn、Co和Ni）材料，充放电测试研究表明掺杂后的材料的比容量均有大幅度的提高，尤以掺杂Mn2+的效果最为明显，0.1C首次放电容量为140mAh/g，首次充放电效率高达98%。LiFe0.98M0.02PO4材料在0.2C下循环50周以后的放电容量仍然保持在90%左右，具有良好的循环性能。过渡金属元素的掺杂可以提高材料的导电性，减小充放电过程中的极化现象，提高其比容量。

关键词： 锂离子电池   水热法   原位聚合法   LiFe1-XNixPO4   LiFe0.95Ni0.05PO4-PPy  

摘要： 橄榄石型结构的LiFePO4具有价格低廉、安全性能突出、循环性能优良、绿色环保、理论容量较高（170mAh/g）等优良特点，是最具应用潜力的新型锂离子电池用正极材料之一，具备广泛的应用前景。但LiFePO4存在电子电导率低和锂离子迁移速率小两方面缺陷，掺杂金属离子和包覆导电物质是提高LiFePO4电化学性能的主要手段。 本文采用水热法对LiFePO4进行Ni掺杂，得到LiFe1-XNixPO4（x=0.00,0.03,0.05,0.07）正极材料，研究了Ni掺杂浓度，水热反应温度，水热反应时间对LiFe1-XNixPO4（x=0.00,0.03,0.05,0.07）材料结构性能的影响。利用XRD，SEM，EDS，循环伏安法（CV），恒电流充放电测试等检测手段对产物相形貌及电化学性能进行表征。实验结果表明： Ni掺杂进入LiFePO4晶格中，取代Fe位，不改变LiFePO4的晶格结构，产物由原来的纺锤状向球形转变，颗粒尺寸减小，比表面积增大。当掺杂浓度为0.05wt%时，LiFe0.95Ni0.05PO4结晶良好，呈现杨桃状，颗粒尺寸均匀直径为1-2μm。在0.1C倍率，水溶液电解液条件下，其首次放电比容量为40.1mAh/g，达到最大值。该掺杂浓度下的最佳合成温度为180oC。温度过高或者过低都会影响材料的结晶，生成杂质相，出现团聚现象，材料首次放电比容量也降低。最理想的反应时间为6h。增长反应时间可以提高产物的结晶程度，但是反应时间过低或过高，产物存在杂质相，电极极化严重，放电电压平台降低并且不稳定。本文还采用原位聚合法制备了LiFe0.95Ni0.05PO4-PPy复合正极材料，研究了 PPy包覆质量分数，不同掺杂剂、氧化剂组合对LiFe0.95Ni0.05PO4-PPy复合材料结构性能的影响。利用热失重分析（TGA），循环伏安法（CV），恒电流充放电测试等检测手段对产物进行性能表征。实验结果表明：导电聚合物PPy的包覆可以显著地提高LiFe0.95Ni0.05PO4电导率，当PPy的 质量分数为3.14%时，在0.1C倍率下，材料的首次放电比容量为44.9mAh/g，达到最大值。当PPy的包覆量继续增大，虽然复合材料的导电率提高，但由于PPy本身放电容量较低，导致复合材料的放电容量受到影响。在PPy的聚合过程中，对甲苯磺酸铁既可做为氧化剂，又可作为掺杂剂，聚合得到的LiFe0.95Ni0.05PO4-PPy复合材料，在0.1C倍率下，首次放电容量为45.1mAh/g，性能优于以FeCl3为氧化剂、对甲苯磺酸钠为掺杂剂制得的复合材料。

关键词： 锂离子电池   正极   负极   聚苯胺   聚吡咯   磷酸铁锂   一氧化锰   N-掺杂  

摘要： 随着电动汽车和各种新型便携式电动设备的广泛使用，人们对可持续清洁能源的储存和转化设备的需求变得越来越紧迫。锂离子电池因具有较长的循环寿命、低廉的价格、较高的工作电压和“无记忆性”而被认为是最有效的能源储存和转化的设备之一。然而，LiFePO4，下一代最有希望的锂离子电池正极材料却具有一些本质的缺陷，如低的电导率和1D的传输通道导致低的锂离子扩散系数，使得LiFePO4的倍率性能较差。此外，商业普遍使用的负极材料石墨烯的理论比容量仅372mAh g1，远远不能满足高能量密度与高功率密度锂离子电池的要求。本论文的主要研究内容为合成聚苯胺、聚吡咯的复合材料以提高LiFePO4正极材料和金属氧化物负极材料的储锂性能，并对这些复合材料的制备条件和提高储锂机理进行了系统的研究和分析。 LiFePO4是一种最具潜力的高功率密度锂离子电池正极材料，它价格低廉，安全无毒，理论比容量较高和约3.4V（vs. Li+/Li）的放电平台。然而，LiFePO4的主要缺点是低的锂离子扩散速率和电子电导率，以及不太理想的倍率性能。具有电化学活性的聚合物聚苯胺（PANI）是一种重要的导电高分子，其合成简单，性质稳定，并且通过改变氧化剂和掺杂剂，还具有易于控制的物理性质和电化学性质。PANI与LiFePO4的电化学反应有较匹配的电化学窗口（2.0～3.8V）。所以，导电高分子PANI与LiFePO4复合制备正极材料，不仅可提高活性物质的导电性，改善LiFePO4的倍率性能，同时还可利用PANI的电化学活性，进一步提高比容量。 本文采用原位聚合反应，用一种简单的方法制备了碳包覆LiFePO4（C-LFP）与PANI的复合物。分别采用三种无机酸（HCl、H2SO4和H3PO4）作为PANI的掺杂剂，探讨了掺杂酸对PANI的导电性和C-LFP/PANI复合物电性能的影响。电化学性能测试表明，由于电导率的提高和PANI的容量贡献，HCl和H3PO4掺杂的C-LFP/PANI的比容量和倍率性能都有较大提高，尤其是C-LFP/PANI-HCl表现出最好的电化学性能。 氧化剂也是影响PANI和C-LFP/PANI复合物电化学性能的重要因素。我们通过改变苯胺单体（An）与氧化剂过硫酸铵（APS）的比例，系统分析了APS对C-LFP/PANI复合材料电性能的影响。电化学性能测试表明，当[An]与[APS]比例是1:1.5时，含有7.3wt%PANI的复合物展现出最佳的电性能，在0.2C时放电时容量高达165mAhg-1，并且10C时容量仍可达123mAh g-1。同时，与原C-LFP相比，C-LFP/PANI的循环性能也得到了显著改善。分析表明，复合材料的电荷传输阻抗明显降低，而且通过PANI的表面修饰，随循环的进行C-LFP/PANI复合电极表面依然保持平整光滑。以上结果说明，PANI不仅是活性材料间的电子导体，促进电子的快速传递，而且是电极材料间的粘接剂，使充放电循环时C-LFP材料间紧密接触，保持较低的电化学阻抗和更持久的循环性能。 负极材料中，MnO因具有较高理论比容量(755mAh g-1)，较低的电动势（1.032V vs. Li+/Li）、丰富的资源和环境友好，而受到愈来愈多的关注。然而，MnO的实际应用仍受到一些不利因素的限制，如较差的循环稳定性，充放电时较大的体积膨胀和不令人满意的倍率性能。本文利用相互交联的聚吡咯（PPy）网作前驱体，成功制备了一种新型多级结构的N-掺杂碳网支撑纳米MnO@C复合材料（CMNCWs）。在CMNCWs中，直径约10纳米的MnO颗粒被厚度约为1nm的碳层包覆着，并均匀分散在导电碳骨架上。由于MnO较小的纳米尺度和多级复合的效应，CMNCWs表现出了极高的可逆容量和优异的倍率性能，其在1.0Ag-1电流密度下恒流充放电循环700次后容量仍高达1270mAh g-1，即使在10.0Ag-1的超高电流下容量仍可达到386mAh g-1。同时，这种简单的合成方法为制备其他高储锂性能的金属氧化物与N-掺杂碳的复合材料提高了一种新的策略。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   钴酸铈锶   共包覆  

摘要： 本文使用溶胶-凝胶自然法制备了Sr0.85Ce0.15CoO3-δ（SCC）,并通过液相法和固相法制备了SCC与碳共包覆的LiFePO4。利用XRD、TEM和SEM对正极材料的化学组成和微观形貌进行了分析。TEM和SEM分析结果显示,SCC均匀分布在LiFePO4颗粒表面,修复了不连续的碳包覆层。将正极材料组装成扣式电池,采用恒电流充放电实验测试了电池的倍率性能和循环性能,通过交流阻抗和恒电位阶跃测试了材料的电荷转移阻抗和锂离子扩散系数。 分别制备了包覆1wt%6wt%的SCC的复合材料,考察不同包覆量对材料电化学性能的影响。充放电测试结果表明,包覆SCC能够明显提高材料在高倍率下的首次充放电容量,包覆量为3wt%时,材料的首次充放电容量最大。包覆3wt% SCC的试样在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C和5C下的首次放电比容量分别为157mAh/g、149mAh/g、142mAh/g、137mAh/g、120mAh/g和94mAh/g,而未包覆SCC的试样在各放电倍率下的首次放电比容量分别为153mAh/g、144mAh/g、136mAh/g、120mAh/g、102mAh/g和65mAh/g。说明通过SCC与碳共包覆能够提高材料的倍率性能。材料循环性能测试结果发现,包覆3wt% SCC的试样具有最佳的循环性能,从低倍率到高倍率循环55次后,容量损失率为41.9%,而未包覆试样的容量损失率为58.6%。 交流阻抗分析结果表明,包覆SCC可以降低材料的电荷转移电阻,包覆3wt% SCC的试样的电荷转移电阻值为49?。通过恒电位阶跃测试计算了锂离子在材料内的扩散系数,结果表明,包覆3wt% SCC的试样的锂离子扩系数最高,达到2.26×10-9cm2·s-1。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   天然产物   碳包覆  

摘要： 橄榄石型LiFePO4被认为是一种较理想的锂离子电池正极材料,具有适中的电位平台、价格低廉、环境友好、比容量高、循环性好等优点,但极低的电导率影响其倍率性能,阻碍了商业化发展。因此,如何提高其电导率成为近年来研究的热点。为了解决这一问题,目前主要通过碳包覆和金属离子掺杂等措施来提高LiFePO4材料的导电性,进而改善其电化学性能。本文在对锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展全面综述的基础上,采用高温固相法和电化学法制备LiFePO4/C复合材料,并对其结构和电化学性能进行详细研究。 本文以Li2CO3、FeC2O4·2H2O、NH4H2PO4为原料,天然产物为碳源,采用高温固相法制备LiFePO4/C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、恒电流充放电测试及循环伏安法(CV)等手段对该材料的结构、微观形貌和电化学性能进行分析研究。结果表明,750℃煅烧温度下保温14h制备的LiFePO4/C复合材料具有较为完整的晶体结构和良好的微观形貌。与未包覆碳的LiFePO4材料相比,XRD和SEM分析表明,天然产物包覆改性不仅不会改变该材料的晶体结构,还能使晶体颗粒变得细小均匀。在包覆碳材料中,木质素的改性效果最为理想,其包覆量为0%、5%、8%、10%时制备的LiFePO4/C复合材料其首次放电容量分别为83mAh/g、130.5mAh/g、150.2mAh/g、143.7mAh/g。CV测试表明,木质素包覆量为8%改性的LiFePO4/C复合材料其锂离子扩散系数为1.56×10-8cm2/s,说明该材料具有良好的可逆性。 以Li2CO3、FePO4·2H2O、木质素摩尔比分别为1.05：2：2、1.05：2：3、1.05：2：4的三种原料配比,采用高温固相法制备LiFePO4/C复合材料。XRD分析表明,三种原料配比制备的复合材料均具有LiFePO4的晶型结构,其中配比为1.05：2：3制备的复合材料具有最优的电化学性能,其首次放电容量为143mAh/g,经过30次循环后放电比容量仍有139.3mAh/g,说明材料的循环性能较好。CV测试表明,其锂离子扩散系数为8.9×10-9cm2/s,比二价铁源FeC2O4·2H2O制备的复合材料的锂离子扩散系数低。 以水或无水乙醇为溶剂,NH4H2PO4、锂盐和纯铁为主要原料,采用电化学法制备LiFePO4前驱体,再经木质素包覆处理后高温煅烧制备LiFePO4/C复合材料。XRD分析表明,LiFePO4/C复合材料均具有单一的橄榄石型晶体结构。SEM分析表明,在无水乙醇溶剂中制备的LiFePO4/C复合材料的粒径细小且分布均匀,且具有优越的高倍率充放电性能和良好的高循环寿命,在0.1C、0.2C、0.5C、1C.2C的放电倍率下其首次放电比容量分别为153.6mAh/g、140mAh/g、130.5mAh/g、121.6mAh/g、114.5mAh/g,在0.1C放电倍率下材料经200次循环后放电比容量仅衰减了3%。CV测试表明,该材料的锂离子扩散系数为2.8×10-8cm2/s,比高温固相法制备的复合材料的锂离子扩散系数更大。电化学法制备的LiFePO4正极材料具有良好的电化学性能,因而该方法具有广阔的发展前景。

关键词： 磷酸铁锂   溶胶凝胶法   纳米线   碳包覆   掺杂   Ce稀土元素  

摘要： LiFePO4作为锂离子二次电池的正极材料,具有许多优点：170mAh/g的高理论比容量,3.4V的充放电平台,高的热力学和化学稳定性,以及其廉价、无毒给经济和环境带来了益处。然而它固有的低电子电导率和Li+扩散速率,尤其是在低温和高电流密度下,这两个缺陷限制其在动力电池领域的大规模应用。本论文利用溶胶-凝胶法分别制备了表面碳包覆、稀土金属离子掺杂及纳米线的LiFePO4,并应用SEM、XRD等手段进行了表征,用扣式电池、交流阻抗进行了性能测试,得出以下研究结果： 1.溶胶-凝胶法制备纳米LiFePO4 改良了常用溶胶-凝胶法制备工艺的不足,利用低成本的三价铁盐作为铁源,以柠檬酸作为还原剂,同时兼作螯合剂,制备出了粒径为260nm左右的LiFePO4。通过对主要工艺条件的考察,得出在95%Ar、5%H2混合气分下,较适宜温度700℃、煅烧时间15h,所得LiFePO4的形貌与晶体结构较为理想。 2.氧化铝模板法制备LiFePO4有序纳米线阵列 利用二次氧化法制备了孔径有序、排列紧密的氧化铝模板,孔径在80～100nm范围可控,利用溶胶-凝胶-氧化铝模板法及水热-氧化铝模板法获得了直径为60nm左右的LiFePO4有序纳米线阵列,以水热法制备的纳米线形貌更佳。3.碳包覆LiFePO4纳米颗粒 分别以葡萄糖和蔗糖为包覆碳源,应用溶胶-凝胶法制备了碳包覆的LiFePO4/C材料。SEM、XRD表征结果显示：LiFePO4/C纳米颗粒粒径为70～120nm之间,颗粒分布均匀,结晶度良好。电化学测试表明：蔗糖的掺入提高了LiFePO4的放电比容量,改善了循环稳定性和倍率性能,当蔗糖含量为10%时,具有较佳的倍率性能及循环稳定性,在1C下首次放电容量分别为138.7mAh/g,50次循环后,容量衰减仅为4.2%。其电子导电率与Li+扩散速率都得到了提高。 葡萄糖的掺入亦提高了LiFePO4的放电比容量、循环稳定性和倍率性能,含量为15%时较为适宜,1C下首次放电容量为114.2mAh/g,50次循环后容量衰减为6.20%,总体性能低于蔗糖掺杂样品。4.稀土金属铈掺杂的LiFePO4纳米颗粒 以铈为掺杂元素,溶胶-凝胶法制备了铈掺杂的LiFe1-xCexPO4纳米颗粒考察了不同铈掺杂量样品的结构及电化学性能。结果表明,所制备的样品均为橄榄石结构,颗粒粒径明显细化；铈掺杂量x=0.01时性能最佳,0.1C下,其容量可达153.1mAh/g,50次循环后容量保持96.7%；铈的掺杂可以明显改善电极表面电化学反应的动力学性能,降低电极／电解液界面电荷转移电阻。

关键词： 电动汽车   磷酸铁锂电池   荷电状态   Thevenin模型   扩展卡尔曼滤波  

摘要： 锂离子电池因其很高的功率密度和能量密度，而越来越受到重视，有望成为理想的电动汽车动力源。而锂离子电池安全，高效，合理使用的问题也一直备受关注。锂离子电池的荷电状态（SOC），作为电动汽车能量管理的依据，对于电动汽车性能的影响很大。 论文以磷酸铁锂电池为研究对象，基于电动汽车运行工况，对于锂离子电池的SOC检测技术进行研究与开发。主要是从电池模型和估算算法两个方面来解决电动汽车锂离子电池准确估算SOC的问题。 基于等效电路的Thevenin模型，其模型参数通过不同温度完全放电HPPC实验来识别，建立起基于温度和SOC点二维查表法的Thevenin模型。基于电池的动态工况实验（UDDS工况和ECE工况），对于模型的精度进行验证分析。实验结果说明Thevenin模型具有较高的精度，能够准确模拟出电池的动态效应，适用于对电池模型精度要求高的场合。 在建立起电池模型的基础上，利用扩展卡尔曼滤波法（EKF）结合Ah计量法对于电池的SOC进行估算，并把实验数据导入仿真模型进行验证分析。实验与仿真结果表明，UDDS工况和ECE工况下，EKF法结合Ah计量法有着很好的抗干扰性和收敛性，有效的弥补了一般Ah计量法中由于外界干扰和SOC初值误差造成的积累误差的影响。 设计了SOC检测系统的软硬件部分。SOC估算模块采用基于EKF的SOC估算算法，计算模型仅为二阶方程，工程上易于实现，该方法非常适用于电动汽车的SOC估算。