基于动态生热模型的18650电池温度场建模仿真

为研究18650动力电池放电过程中温度场变化规律,采用实验与数值仿真相结合的方法,通过实验获得不同SOC下直流内阻与放电倍率数据,建立单体电池生热速率随SOC及放电倍率变化的动态模型,基于该模型利用有限元方法建立了单体电池三维热模型并进行仿真模拟。仿真与实验结果表明,仿真的温度变化与实验吻合,该模型可以很好地模拟不同倍率放电条件下电池的温升情况,为电池组的热管理提供了方法。     

电动汽车用LiFePO4锂离子电池安全性分析

根据新颁布的《电动汽车用锂离子蓄电池》汽车行业标准介绍了关于对锂离子电池的主要安全性能指标,结合国内外LiFePO4锂离子动力电池的发展现状,分析了LiFePO4锂离子电池的耐高温、耐充电性能和短路、滥用实验情况;认为,LiFePO4锂离子动力电池具有比较好的安全性能。该电池的热管理系统可以作为故障诊断和安全隐患排查的关键手段,结合对电池端电压检测、SOC计算来防止电池的过充、过放电。     

锂离子电池放电过程瞬态生热特性分析

为探索纯电动汽车用锂离子电池在放电过程中的瞬态热特性,通过试验测试得到不同温度下的内阻和不同放电倍率下的温升曲线,计算出不同放电倍率下的瞬时生热率;根据0.5C放电倍率下的瞬时生热率和内阻生热率,求出熵热(可逆反应热)系数变化曲线,分析锂离子电池熵热特性对瞬态生热特性的影响。分析结果表明:锂离子电池的瞬态热特性主要受电池内阻热和熵热(可逆反应热)的瞬态特性影响;熵热是影响电池放电过程中温度波动的主要因素,在放电中期会出现由相变反应引起的吸热现象;在小倍率放电过程中,熵热对电池温度场的影响大于内阻热,而在大倍率中则相反。通过分析,可以为电池瞬态生热模型的建立与完善提供依据。     

储能锂离子电池包单体内部温度压力模拟

针对储能锂离子电池热失控引发的安全问题,开发一种高效锂离子软包电池内部温度压力模拟方法,为储能系统提供电池状态实时监测工具。首先,通过融合化学反应模型、热路模型和膨胀模型,将软包电池内部生热、产气、传热、膨胀等过程集成到统一的计算框架中。其次,建立基于微分方程组的软包电池温度、压力计算模型,反应模型和热路模型通过温度、生热率等状态参数彼此耦合。再次,将该方法应用于4款电池样本进行温度、压力模拟。计算值和实测值对比表明,该方法能高效计算锂离子软包电池内部温度和压力,最大模拟误差小于4%,具有良好的计算精度。并且,该方法求解过程无需调用耗时的多物理场耦合仿真,计算效率高。     

电动汽车用锂离子电池热特性和热模型研究

动力电池组的性能和使用寿命很大程度上决定了电动汽车的性能和成本,而电池组的性能和使用寿命又受到电池生热的影响。本文以35A·h@3.7V方形锰酸锂电池为研究对象,对常温下电池的充放电生热特性和低温放电的生热特性进行实验研究,并基于Bernardi生热率建立了动力电池生热模型。研究结果表明,随着放电电流增大,电池温度快速提高,并且低温环境下可以利用电池放电生热改善电池性能;基于Bernardi生热率的动力电池生热模型能够较好模拟电池放电生热,这为后续动力电池组热管理系统研究提供了参考。     

动力锂离子电池温度场热分析

为了更好地掌握锂离子电池放电时电池内部温度场的分布,对电池放电时产生的热量进行管理,建立了锂离子电池放电时的数学物理模型。利用热分析软件Ansys,以ICR65/400型锂离子电池为例,建立了电池的二维热模型,对电池放电时的温度场进行了仿真分析。模拟了电池内部不同热生成率及电池与外界环境不同换热方式时,电池内部温度场及最高温度的分布,并分析了电池内部热生成率及辐射换热对电池内部温度场分布的影响。结果显示,电池内部最高温度及温度场的分布与电池热生成率、电池换热方式有很大关系。在自然对流换热方式时,辐射换热散发的热量占全部热量的5.6%~17.9%。而在强制对流换热时,辐射换热散发的热量几乎可以忽略不计。     

热电池热模型的研究

从热电池的基本工作原理出发,研究了热电池放电过程中热量的产生、传递、散失变化特征.并通过计算机软件,将电池模型进行网格划分,依据热量平衡原理,建立电池的热传导方程,利用"有限元法"动态模拟电池放电热过程特征与规律.并通过对电池表面以及内部温度测量进行比较分析,证明了该热模型能够正确地模拟电池放电过程的温度变化.     

锂离子储能电池放电热行为仿真与实验研究

研究了单体锂离子储能电池三维电化学-热耦合模型建模技术,开展了不同放电条件下的电池温升曲线数值仿真和实验测试。实验测定电池各主要组成材料的导热系数、比热等热物性参数,锂电池电芯叠层简化为导热系数各向异性整体结构,建立包含电芯、外壳、正负极柱等主要部件的单体电池三维几何模型;Bernardi模型描述锂离子单体电池生热率,考虑锂电池内阻随荷电状态变化,生热率作为源项加入计算模型,瞬态分析方法得到了放电历程中锂电池温度场分布,并开展了温升曲线实验测试。研究结果表明:锂电池温升呈现非线性特征,在放电末期温升加速明显;外壳材料对锂电池散热具有一定程度的影响;建立的热模型能够较准确地描述锂离子单体电池放电过程热行为。     

锂离子电池组不一致性控制的研究进展

总结电池均衡、成组方式和热管理的研究方法及问题。电池均衡技术主要有电池均衡电路、电池均衡控制策略;电池成组方式主要有电池串并联方式、电池连接阻抗;电池热管理主要有电池生热特性、电池散热结构和电池组热管理等。     

电动车辆用锂离子电池热特性研究

电动车辆的性能和成本很大程度上取决于动力电池组的性能和使用寿命,而电池组的性能和使用寿命又受到电池生热的影响。为了研究电池在充放电过程中的生热特性,以35 A·h,3.7 V方形锰酸锂电池为研究对象,对常温下充放电生热特性和低温放电的生热特性进行研究。研究结果表明:随着放电电流增大,电池温度快速提高,且低温环境下利用电池放电生热可改善电池性能,这些将为后续动力电池组热管理系统研究提供参考。     

锂离子电池安全性的研究

正负极材料、电解液及其添加剂、电池的结构以及制备工艺条件都对锂离子电池的安全性有重要的影响。选择热稳定性好的正负极材料、电解液及其阻燃剂,可以提高电池的热稳定性;在电解液中加入过充保护添加剂,可防止电池的过充;控制好制备工艺条件以及合理的使用,可防止电池的短路。     

内阻不一致对动力电池组温度场的影响

研究电池组的温度场对于电池系统设计和热管理设计具有十分重要的意义.实验研究了18650磷酸铁锂电池单体的基本性能,测量了不同温度和放电倍率下电池表面温升情况.根据实验结果及已有的生热模型和传热模型,利用Fluent仿真软件研究电池单体在不同温度和放电倍率下的温度场.构建了电池组热分析模型,模拟分析了电池组存在单体差异(...     

三元锂离子电池盖板安全装置研究

锂离子电池盖板上集成了安全装置,安全装置由过充短路保护的熔断部件及压力翻转膜组成。通过调整其尺寸研究熔断部件在动力安全实验中能否正常起作用,安全装置中通过压力变化考察压力翻转膜能否正常开启,然后将实验结果用于优化电池盖板安全装置设计。结果表明,优化设计后熔断部件尺寸及翻转膜在充电过程中可以较好地起到保护作用。     

高比能锂离子电池过充失效机理研究

对NCM811/SiOx+C体系锂离子电池进行不同倍率及不同程度的过充,充分研究了动力电池过充过程中电池和材料发生的变化.揭示了高比能量电池过充失效的根本原因为过充过程中电解液在电极界面发生分解反应,产生大量的热导致隔膜破孔,内部短路.研究成果可为高镍体系电池安全性改善提供参考依据.     

可充电5号锂离子电池的研制

为满足新一代可充电5号(AA)电池对高比能、长寿命和高安全性的需求，采用高电压LiCoO2材料，通过正极材料的选型优化，负极压实密度和电池注液量参数设计优化，开发出了容量为1.0 Ah的14460型锂离子电池。电池的比能量达192.5 Wh/kg，常温下以1 C在3.0～4.35 V循环1 000次，电池容量保持率达到80%以上，-20和60℃放电容量分别为常温容量的75.7%和98%,3 C放电容量为0.2 C容量的94.4%，且通过了1 C 6.3 V过充、短路、热冲击、重物冲击和挤压等项目测试。电池具有较高的比能量，并显示出良好的循环性能、高低温性能、倍率性能和安全性能。     

一种锂电池组均衡充电保护板设计

采用单节锂电池保护芯片设计电池保护板,对任意串联数的成组锂电池进行过充、过放、过流、短路保护,充电过程中实现整组电池均衡充电.在Simulink环境下,用逻辑模块和延时模块等模拟了保护芯片工作的逻辑,实现了整个保护电路工作情况的仿真.实验和工业应用结果表明,该均充保护系统具有应用灵活、稳定可靠等优点,均衡充电误差小于50 mV.     

叠片工艺制备25Ah磷酸铁锂锂离子电池

用叠片工艺制备了标称容量为25 Ah的磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池。对电极材料、极片表面形貌和电池的电化学性能进行分析。在正极面密度为2.40 g/dm2,压实密度为2.60 g/cm3时,以0.50C在2.60～3.40 V循环,所制备的单体电芯的最大放电容量为26.56 Ah;正极材料的放电比容量为132.80 mAh/g,循环100次的容量保持率为95.52%。挤压、针刺、过充和短路等测试结果表明:制备的电池具有良好的安全性能。     

锂离子电池组的短路保护电路设计

在锂离子电池短路安全性实验的基础上,分析了短路保护的重要性,设计出了一种新型的锂离子电池组保护电路.该保护电路可方便地运用在采用MOSFET开关的电流保护电路中.该电路根据短路时电池组电压的变化来设计,并通过实验验证了该保护电路能够在5μs内动作,从而保护电池组.     

一种新型的锂电池发热量测试方法及发热特性分析

现有的发热量测试方法主要是绝热式量热方法,该方法由于热量无法散出导致电池温度过高,具有一定的安全隐患,同时大倍率放电情况下存在热量追踪不及时造成误差的情况。针对现有发热量测试存在的问题,提出了一种新型基于换热器的发热量测试方法,该方法可以将大倍率放电工况下的电池温度控制在安全范围内,同时实时监测电池的发热量,通过使用高精度测量设备实现锂电池发热测试研究,具有高精确度,良好的跟随性等特性。针对不同种类电池在不同放电电流条件下拟合出相关公式,为电池热管理分析提供可靠热特性参数,提供合理有效的散热方案。该理论及设计方法对于锂电池大倍率放电工况下的产热测试具有出色的效果。本实验研究有利于进一步分析不同放电工况下锂电池的热特性。     

锂离子电池耐过充性的研究进展

在电池串、并联使用过程中,锂离子电池的耐过充性在其正常运行时,发挥着重要作用.概述了过充电时电池内部的反应机理和提高电池耐过充性的措施.研究表明:建立内在的过充保护机制,选择具有良好热稳定性的正极材料,可以提高电池的耐过充性.采用适当的充电模式,避免高倍率充电,可以防止电池爆炸.