潘天樂(lè)，江浩業(yè)，晏仁健，蔡志端

（1.湖州師范學(xué)院工學(xué)院，浙江 湖州 313000；2.湖州學(xué)院，浙江 湖州 313000）

節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)汽車是汽車行業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向，也是許多國(guó)家的未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能元件和供電電源，在電動(dòng)汽車中具有核心作用。目前，我國(guó)新能源汽車的推廣規(guī)模和動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模均居世界首位，累計(jì)產(chǎn)量和配套量分別超過(guò)280 萬(wàn)輛和131 GWh[1]。2020 年，全國(guó)規(guī)模以上電池制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額426.7 億元，同比增長(zhǎng)27.1%[2]。新能源電池的發(fā)展蒸蒸日上。動(dòng)力鋰電池由于其循環(huán)壽命高、能量密度大、自放電率低等顯著優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。由于單體鋰離子電池的電壓較低、能量有限，在大功率應(yīng)用領(lǐng)域中，通過(guò)將多個(gè)單體電池串并聯(lián)組成電池組，以滿足電動(dòng)汽車所需的電壓和功率要求。然而，由于電池生產(chǎn)工藝、應(yīng)用環(huán)境和電池材料等因素，使得單體電池存在性能不一致性，從而產(chǎn)生電池組的“短板效應(yīng)”，這種現(xiàn)象會(huì)降低電池組的能量效率，縮短電池組壽命，減小電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，甚至?xí)p害整個(gè)電池組的安全性[3]。因此，對(duì)電池進(jìn)行檢測(cè)管理，確保其安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行是關(guān)鍵，其中電池性能狀態(tài)檢測(cè)是非常重要環(huán)節(jié)。如果電池性能狀態(tài)檢測(cè)不準(zhǔn)確，可能會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)生過(guò)充、過(guò)放、熱失控等異常情況[4-6]，從而發(fā)生火災(zāi)等事故。綜上所述，對(duì)電池性能狀態(tài)準(zhǔn)確、可靠的檢測(cè)是非常必要的，也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

如圖1 所示為目前動(dòng)力電池相關(guān)性能狀態(tài)檢測(cè)常規(guī)方法[3-5]。首先，傳感器檢測(cè)電池電流、電壓、溫度、內(nèi)阻等參數(shù)值，然后通過(guò)基于模型或基于數(shù)據(jù)等計(jì)算方法對(duì)電池內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行估算。這種電池性能狀態(tài)檢測(cè)方法是一種間接估計(jì)方式，而并非直接檢測(cè)電池內(nèi)部材料特性。學(xué)者的研究成果表明，這種狀態(tài)估計(jì)方法存在性能狀態(tài)檢測(cè)精度不高，且易受外部因素干擾等缺陷。由于動(dòng)力鋰離子電池采用的密封結(jié)構(gòu)使得外部的探測(cè)設(shè)備很難安裝到電池內(nèi)部，而電池單體拆解分析和針刺測(cè)試等具有破壞性的電池檢測(cè)技術(shù)，將對(duì)電池造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。為解決上述動(dòng)力鋰離子電池性能檢測(cè)中面臨的問(wèn)題，提升商用動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)效率，提高電池質(zhì)量及其應(yīng)用過(guò)程中的穩(wěn)定性與安全性，一種可直接反映鋰電池內(nèi)部性能狀態(tài)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

圖1 動(dòng)力鋰電池狀態(tài)檢測(cè)方法

國(guó)內(nèi)外針對(duì)采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)電池性能狀態(tài)的研究已有相應(yīng)的研究成果。主要方法有基于射線技術(shù)和基于超聲波等。基于射線技術(shù)無(wú)損檢測(cè)是利用高能射線穿透電池的密封結(jié)構(gòu)，這種方法能比較直觀地窺探到內(nèi)部實(shí)時(shí)工作情況。通常又分為X 射線衍射技術(shù)和中子衍射技術(shù)等[7-9]。但這些技術(shù)實(shí)施起來(lái)十分昂貴與復(fù)雜，不適合用在大批量規(guī)模的商用電池檢測(cè)上。鋰電池充放電過(guò)程中，電池內(nèi)部電極材料的嵌鋰態(tài)不同，導(dǎo)致電池參數(shù)和彈性模量變化，根據(jù)彈性波在飽和多孔介質(zhì)中的傳播理論可知，該變化將產(chǎn)生不同的聲學(xué)傳播特性。電池內(nèi)部材料物理特性的變化與電池性能狀態(tài)直接相關(guān)，所以基于超聲波技術(shù)檢測(cè)電池性能狀態(tài)得到相關(guān)學(xué)者的關(guān)注，并獲得一定的成果。研究結(jié)果表明，該技術(shù)具有相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。論文針對(duì)基于超聲波鋰電池?zé)o損檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)關(guān)鍵、存在的問(wèn)題、發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容展開(kāi)綜述性研究。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 彈性波理論

超聲波是一種振動(dòng)頻率高于人耳聽(tīng)覺(jué)上限（20 kHz）的聲波，因其具有頻率高、方向性好、容易獲取較為集中的聲能、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，經(jīng)常將其應(yīng)用在無(wú)損檢測(cè)中。為了得到傳播速度，可以通過(guò)在特定介質(zhì)長(zhǎng)度下，測(cè)量波的傳播時(shí)間來(lái)間接計(jì)算求取。另外，超聲波傳播的速度與介質(zhì)的體積模數(shù)、密度等物理性質(zhì)有關(guān)：

式（1）中，Vp是速度，K 是體積模數(shù)，μ 是剪切系數(shù)，ρ 是介質(zhì)密度。

超聲波在孔隙介質(zhì)中的傳播，容易受到孔隙介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和固相的相互作用等影響。在Biot[10-12]理論中，孔隙介質(zhì)中的聲學(xué)參數(shù)與介質(zhì)本身的孔隙度、迂曲度、彈性模量和流體密度等參數(shù)有關(guān)，在充滿流體的孔隙介質(zhì)有3 種波可以在其中傳播：慢速縱波、快速縱波和橫波。在這之中慢速縱波容易受到孔隙流體的運(yùn)動(dòng)影響，同時(shí)有存在固體骨架運(yùn)動(dòng)對(duì)慢速縱波的影響，對(duì)于這3 種波的波數(shù)可表示為[13]：

式（14）中，κ0為達(dá)西滲透率，τ 為孔隙內(nèi)流體的彎曲度，η為流體的粘滯系數(shù)。

因此，通過(guò)以上彈性波理論分析可知，通過(guò)檢測(cè)和分析含不同飽和度流體孔隙介質(zhì)的聲學(xué)參數(shù)（如超聲波的聲速、頻率、振幅等），就能夠反推出孔隙介質(zhì)相關(guān)物理參數(shù)（孔隙度、流體飽和度等）[15]。

1.2 鋰離子電池的工作原理

鋰離子電池是采用儲(chǔ)鋰化合物作為正、負(fù)極材料構(gòu)成的蓄電池[16]。鋰離子電池一般由正極、負(fù)極、隔膜、有機(jī)電解液組成，其中電池的正負(fù)極都浸泡在電解液中。為了避免發(fā)生由于電解液導(dǎo)致正負(fù)極短路的情況，一般會(huì)利用允許離子通過(guò)的隔膜將正負(fù)極分離。含鋰元素的材料一般是鋰離子電池正極的重要組成材料，現(xiàn)階段主要應(yīng)用有鈷酸鋰（LiXCoO2）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）以及三元鋰等含鋰材料[17]，而負(fù)極材料則是主要有嵌鋰材料（石墨）等組成。鋰離子電池的充放電過(guò)程簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是鋰離子從正負(fù)極上嵌入和脫嵌的過(guò)程。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從正極材料上脫嵌，脫嵌的鋰離子經(jīng)電解液運(yùn)動(dòng)到電池的負(fù)極，從微觀角度上看，由于負(fù)極材料中存在許多微孔，這就為鋰離子的嵌入提供了條件。電池放電過(guò)程則反之。上述鋰離子的反應(yīng)過(guò)程可以利用化學(xué)反應(yīng)式表達(dá)如下（以正極材料是磷酸鋰鐵、負(fù)極材料是石墨為例）：

（1）充電過(guò)程：

1.3 超聲波檢測(cè)原理

鋰離子電池充放電中的鋰離子嵌入、脫嵌等過(guò)程，將導(dǎo)致電池電極及電解液等材料物理特性發(fā)生變化，也直接反映了電池的性能狀態(tài)。超聲探頭向鋰離子電池發(fā)送脈沖信號(hào)，該信號(hào)在經(jīng)過(guò)電池內(nèi)部傳播后，由電池另一側(cè)的超聲探頭接收。超聲波在電池材料中的傳播速度等聲學(xué)參數(shù)與波傳播通過(guò)的介質(zhì)材料特性相關(guān)，所以通過(guò)分析處理超聲波接收信號(hào)，可以評(píng)估電池相關(guān)性能。如圖2 所示，其為基于超聲波的鋰離子電池性能檢測(cè)裝置示意圖。

圖2 超聲波檢測(cè)鋰離子電池裝置示意圖

鋰離子電池在充放電測(cè)試儀驅(qū)動(dòng)下工作，電壓傳感器、電流傳感器和超聲波接收模塊獲取相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)并傳輸至單片機(jī)集中處理。單片機(jī)根據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)，基于相關(guān)算法，可以反演推算出電池內(nèi)部材料特性，以此檢測(cè)電池的性能狀態(tài)，典型的超聲波電池性能檢測(cè)原理圖如圖3 所示。

圖3 電池性能狀態(tài)估計(jì)流程圖

2 電池性能狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)

2.1 基于飛行時(shí)間

超聲波在固體物質(zhì)中的聲速可以從Newton-Laplace方程中計(jì)算出來(lái)：

其中，E 是彈性模量，ρ 是密度。鋰電池充放電過(guò)程中，電池內(nèi)部電極材料的嵌鋰態(tài)不同，導(dǎo)致電池參數(shù)和彈性模量變化，從而影響到超聲波在電池內(nèi)部的傳播速度，其最直觀的表現(xiàn)就是發(fā)出超聲波信號(hào)和接收超聲波信號(hào)之間的時(shí)間差的改變，即超聲波飛行時(shí)間的變化。因此，Hsieh等人[18]首先介紹了使用超聲波檢測(cè)電池內(nèi)部狀態(tài)的概念，建立了標(biāo)準(zhǔn)的一維聲守恒模型。

其中，p 為壓力，u 為波速，下標(biāo)x 和t 分別代表時(shí)間和空間，E 為彈性系數(shù)，ρ 為密度。研究發(fā)現(xiàn)，隨著鋰離子電池SOC 的改變，超聲飛行時(shí)間也隨著發(fā)生改變。另外，在充放電過(guò)程中，超聲信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生一定的變化。當(dāng)電池充電時(shí)，聲強(qiáng)度隨著相變的逆轉(zhuǎn)而略微降低，隨后強(qiáng)度隨著荷電狀態(tài)的增加而穩(wěn)定增加。另外，超聲信號(hào)的頻率對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。研究者認(rèn)為這是在電化學(xué)過(guò)程中電池內(nèi)材料性質(zhì)變化的結(jié)果導(dǎo)致了這種關(guān)系，表明電化學(xué)-聲學(xué)方法應(yīng)用于電池SOC 估計(jì)的可行性，但是該方法只能觀察到一般效應(yīng)，如波速的變化。

與文獻(xiàn)[18]類似，文獻(xiàn)[19-22]均根據(jù)超聲波飛行時(shí)間檢測(cè)電池相關(guān)性能。Gold 等人[19]提出了一種使用超聲波穿透電池所需時(shí)間（ToF）及其振幅預(yù)測(cè)電池SOC 的方法。在實(shí)驗(yàn)中使用比Hsieh 使用的超聲波頻率低一個(gè)等級(jí)（200 kHz）的超聲波對(duì)單個(gè)鋰離子軟包電池進(jìn)行SOC預(yù)測(cè)，結(jié)合石墨電極的多孔彈性理論，發(fā)現(xiàn)電池荷電狀態(tài)與慢縱波ToF 具有線性關(guān)系，可通過(guò)慢縱波直接預(yù)測(cè)SOC，并完成了一個(gè)充放電循環(huán)周期內(nèi)的SOC 預(yù)測(cè)。Davies 等人[20]提出使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法并結(jié)合電壓數(shù)據(jù)、超聲波飛行位移時(shí)間和總信號(hào)幅度數(shù)據(jù)建立電池SOC預(yù)測(cè)模型。由于ToF 的獲取對(duì)超聲波接收器的精度要求較高，所以Davies 等人使用偏移ToF，通過(guò)對(duì)軟包鋰電池幾百次的充放電循環(huán)超聲波測(cè)量，獲取超聲波數(shù)據(jù)以及電壓數(shù)據(jù)，使用這些數(shù)據(jù)訓(xùn)練出一個(gè)SOC 預(yù)測(cè)模型，該模型不僅能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)無(wú)損軟包裝鋰電池的SOC，也能對(duì)受損軟裝鋰電池的SOC 進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，證明了超聲波方法的魯棒性。另外，Popp 等人[21]提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本，適用于電池管理系統(tǒng)（BMS）的電池SOC 估計(jì)方法。通過(guò)壓電圓盤測(cè)量超聲飛行時(shí)間來(lái)檢測(cè)鋰離子電池SOC。壓電圓盤的激勵(lì)是使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)觸發(fā)，接收到的信號(hào)通過(guò)放大器和施密特觸發(fā)器進(jìn)行預(yù)處理，以調(diào)節(jié)接收到的信號(hào)，最終傳給微處理器處理，得出電池SOC。Popp 等人還通過(guò)高能鋰電池在不同工況下對(duì)提出的方法進(jìn)行驗(yàn)證，并不斷改變溫度、電流率和勵(lì)磁頻率等參數(shù)，測(cè)評(píng)該方法估計(jì)鋰電池SOC 的準(zhǔn)確性，結(jié)果證明該方法較為有效。

在電池充放電的過(guò)程中，電池內(nèi)阻的變化也是不可忽略的。Knehr 等人[22]使用電化學(xué)阻抗譜（EIS）和超聲波飛行時(shí)間分析兩種互補(bǔ)技術(shù)來(lái)研究鋰離子電池的全電池演化過(guò)程，目的是探討商用鋰離子電池在循環(huán)過(guò)程中材料與電化學(xué)性質(zhì)的演變。Knehr 等人發(fā)現(xiàn)在整個(gè)電池性能穩(wěn)定之前，有一個(gè)“過(guò)渡”期，這是一個(gè)初始的、快速的演變。這一時(shí)期的標(biāo)志是石墨陽(yáng)極的膨脹增加，導(dǎo)致電池內(nèi)壓力增加，增加的壓力迫使電解液潤(rùn)濕鋰鈷氧化物陰極先前不活躍的部分，降低了電池阻抗。Knehr 等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了兩電極間的非化學(xué)串?dāng)_對(duì)整個(gè)電池的性能有很大的影響，表明使用多種互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的重要性。

2.2 基于超聲導(dǎo)波

除了上述直接利用超聲波來(lái)檢測(cè)電池的性能狀態(tài)外，超聲導(dǎo)波可以利用結(jié)構(gòu)的幾何邊界來(lái)引導(dǎo)波的傳播。這允許應(yīng)力波在各種尺寸和復(fù)雜性的結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)距離傳播，同時(shí)能量損失最小。Ladpli 等人[23]使用彈性導(dǎo)波代替超聲波來(lái)確定鋰離子電池的充電狀態(tài)和健康狀態(tài)（SOH）。壓電傳感器附著在電池表面，在恒定的環(huán)境條件下循環(huán)使用。另外，Ladpli 等人[24]還通過(guò)利用導(dǎo)波來(lái)檢測(cè)鋰離子電池的荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)由導(dǎo)波信號(hào)偏移引起的飛行時(shí)間（ToF）和信號(hào)幅度的變化與電化學(xué)充放電循環(huán)和老化密切相關(guān)。通過(guò)使用差分電壓和差分飛行時(shí)間分析，他們能夠在鋰離子電池中檢測(cè)嵌入階段的相變。此外，生成了電池的分析模型，并驗(yàn)證了循環(huán)期間實(shí)驗(yàn)飛行時(shí)間的標(biāo)稱幅度和范圍。Gaul 等人[25]在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步地進(jìn)行研究，分別研究?jī)蓚€(gè)傳感器之間不同的距離對(duì)導(dǎo)波的幅值和飛行時(shí)間（ToF）的影響，實(shí)驗(yàn)表明振幅和相位與SOC 之間的明顯相關(guān)性，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，觀察到振幅和飛行時(shí)間有明顯的偏移現(xiàn)象，這顯示了利用彈性導(dǎo)波來(lái)確定鋰離子電池的SOC 和SOH 的潛力。

2.3 基于聲衰減

Zang 等人[26]設(shè)計(jì)了一個(gè)能實(shí)時(shí)測(cè)量氧化還原流電池SOC 的超聲波探測(cè)單元，這個(gè)新的測(cè)量方法利用聲學(xué)特性，在線、無(wú)損地測(cè)量氧化還原流電池電解液的聲衰減系數(shù)來(lái)估計(jì)釩氧化還原液流電池（VRFB）的SOC，估計(jì)結(jié)果與滴定法計(jì)算的SOC 比較，驗(yàn)證了由聲學(xué)特性估算的SOC 的準(zhǔn)確性，這個(gè)方法克服了溫度變化對(duì)SOC 估計(jì)的影響。引入聲學(xué)衰減系數(shù)α 描述聲波在介質(zhì)中傳播后的能量損失率。給定振幅為A0的平面聲壓波，振幅隨行距離d 而減小，遵循等式：

其中，A（d）是距離d 處的壓力波振幅?？芍?dāng)A（d）發(fā)生變化時(shí)，聲衰減系數(shù)同樣會(huì)發(fā)生變化。Zang 等人研究成果表明，衰減系數(shù)是SOC 檢測(cè)的一個(gè)穩(wěn)定參數(shù)，對(duì)溫度的敏感性極低，在廉價(jià)的實(shí)時(shí)檢測(cè)氧化還原流電池的SOC 方面具有很大的潛力。Chou 等人[27]在Hsieh 等人的基礎(chǔ)上對(duì)釩氧化還原液流電池的SOC 進(jìn)行了研究，在Hsieh 等人提出的一維方程式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了基于超聲波速度的經(jīng)驗(yàn)方程式，并用所建立的模型對(duì)VRFB 的SOC 進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)的SOC 與實(shí)驗(yàn)所得SOC 具有較高的擬合度。在恒定溫度下，超聲波穿過(guò)釩電解液的速度會(huì)隨著電解液在運(yùn)行過(guò)程中釩離子濃度的變化而發(fā)生改變，由于在恒流條件下充放電，從放電時(shí)間的跨度可以很容易地計(jì)算出釩氧化還原液流電池的SOC。同時(shí)，通過(guò)比對(duì)超聲波速度與釩氧化還原液流電池SOC的變化，發(fā)現(xiàn)超聲波速度變化與SOC 的變化具有一致性。該方法完全依賴于電池電解液條件，可以直接準(zhǔn)確地對(duì)SOC 進(jìn)行測(cè)定，說(shuō)明了超聲方法測(cè)定電池性能的廣泛適用性和有效性。在電池的充放電過(guò)程中，電解質(zhì)發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致聲學(xué)特征變化（聲速和聲衰減系數(shù)），經(jīng)過(guò)兩種方法的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)聲衰減系數(shù)比聲速具有更好的精度和更低的溫度敏感性。

2.4 基于空氣耦合超聲波

除了一些傳統(tǒng)的超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)外，空氣耦合超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)由于具有非接觸、非浸入、安全和無(wú)損等特征[28]，被一些研究人員應(yīng)用到鋰離子電池檢測(cè)中。Chang 等人[29]為了克服傳統(tǒng)的鋰離子電池充放電電壓曲線測(cè)量方法的缺點(diǎn)，提出了一種基于空氣耦合超聲的方法。利用流體飽和多空介質(zhì)模型進(jìn)行分析，在鋰電池充放電過(guò)程中獲得超聲波的慢波和快波信號(hào)、電量等信號(hào)，分析時(shí)域信號(hào)的幅值，建立幅值與電池的充電狀態(tài)的近似線性關(guān)系，然后利用相位譜方法進(jìn)行頻域分析，不同電荷消耗和光譜的相速度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用空氣耦合超聲波檢測(cè)方法具有可行性，超聲波信號(hào)的快波和慢波振幅與鋰電池SOC 之間存在線性關(guān)系。另外，?？〗艿热薣30]將空氣耦合超聲技術(shù)用于檢測(cè)鋰離子電池的氣孔、析鋰狀態(tài)等缺陷，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)該技術(shù)對(duì)析鋰檢測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池放電過(guò)程的性能檢測(cè)。

2.5 不同超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)比

表1 所示，對(duì)上述幾種基于超聲波無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比分析。

表1 不同超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)比

上述超聲波無(wú)損檢測(cè)鋰離子動(dòng)力電池性能的方法仍處于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的階段，并且相關(guān)研究成果也較少。另外，Wu 等人[32]在對(duì)電池進(jìn)行循環(huán)測(cè)試和過(guò)充電測(cè)試中使用超聲波來(lái)檢測(cè)電池的健康狀態(tài)，并且研究數(shù)據(jù)融合方法和健康指標(biāo)來(lái)量化電池的健康狀態(tài)，同時(shí)診斷由過(guò)充電引起的災(zāi)難性故障。

3 結(jié)論

論文研究了基于超聲波的鋰離子動(dòng)力電池性能狀態(tài)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的意義、基本理論及相關(guān)研究成果。研究結(jié)果表明，基于超聲波直接檢測(cè)電池性能狀態(tài)的方法雖然取得了一些成果，但其起步較晚，目前技術(shù)不是非常成熟。主要有以下幾個(gè)方面：

（1）現(xiàn)階段基于超聲波無(wú)損檢測(cè)主要用于對(duì)電池SOC與SOH 性能狀態(tài)檢測(cè)，而對(duì)于電池的能量狀態(tài)（SOE）、安全狀態(tài)（SOS）和剩余壽命等性能狀態(tài)的研究還沒(méi)有相關(guān)成果，而后者對(duì)電池的應(yīng)用也非常重要，值得深入研究。

（2）目前，超聲波檢測(cè)設(shè)備體積過(guò)大，這不利于將超聲波檢測(cè)裝置集成在動(dòng)力鋰離子電池的電池管理系統(tǒng)（BMS）上。雖然有一些研究成果將壓電圓盤作為超聲波的發(fā)射和接收裝置，能夠減小設(shè)備體積，但這只是在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證了其可行性。

（3）對(duì)于鋰電池的性能狀態(tài)檢測(cè)一般需要對(duì)其進(jìn)行充放電全周期循環(huán)測(cè)試，其存在著耗時(shí)久、對(duì)電池造成不可逆?zhèn)Φ热秉c(diǎn)，因此對(duì)鋰離子電池的性能狀態(tài)快速和準(zhǔn)確評(píng)價(jià)估計(jì)就變得尤為重要，特別是研究區(qū)域性短流程的電池性能狀態(tài)測(cè)試方法，以提升電池性能參數(shù)檢測(cè)速度，滿足商用動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)與應(yīng)用的實(shí)際需求。

（4）目前的研究成果只是針對(duì)單一電池性能狀態(tài)進(jìn)行相關(guān)研究。為有效評(píng)估荷電狀態(tài)（SOC）、能量狀態(tài)（SOE）、健康狀態(tài)（SOH）、溫度狀態(tài)（SOT）等反映電池性能的狀態(tài)量，研究電池性能狀態(tài)量與超聲波檢測(cè)信號(hào)的相關(guān)性，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)的信號(hào)特征量的優(yōu)選，電池性能狀態(tài)互相關(guān)聯(lián)性分析，研究多電池性能狀態(tài)協(xié)同估計(jì)模型構(gòu)建也非常有必要。