动力磷酸铁锂电池产热特性研究

分析了锂离子电池的产热机理,并且对不同温度条件下的动力型磷酸铁锂(LiFePO_4)电池的充放电热特性进行了研究。通过对整个锂离子电池组系统的产热特性进行分析计算,同时对GBS-LFMP100Ah型号的磷酸铁锂电池在5、15、25和35℃下的电压在充放电过程中随时间的变化及电池组内部温度与不同环境温度之间的关系的研究得出:锂离子动力电池在25℃时的充放电性能相对于35、15和5℃更好,环境温度的升高会导致电池组内部温度升高,电池组性能下降;通过理论分析与实际实验结果对比,得出影响电池组温度升高的原因,为今后锂电池热管理系统研究及工程设计提供了依据。     

不同倍率下磷酸铁锂电池模组过充热失控特性研究

随着电化学储能技术在电力系统中的广泛应用,电化学储能技术的安全性越来越受到重视。文中以储能用磷酸铁锂电池模组(8.8 kW·h, 25.6 V,344 A·h)为研究对象,进行3次不同倍率(0.4C,0.5C,1C)的恒流过充试验,研究其在不同充电倍率条件下的过充热失控特性,并辅以starccm+软件进行热场仿真计算。结果表明,电池模组在额定充电倍率0.5C(172 A)和1C(344 A)下持续过充会发生起火,起火时间随着充电倍率增加而减少;充电倍率对磷酸铁锂电池模组过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,过充测试时间随着充电倍率的升高而降低;不同充电倍率条件下,电池安全阀首次打开时的电压均为1.7倍额定电压,可以进一步研究以作为电池热失控预警参数。文中研究成果可为规模化储能用磷酸铁锂电池的安全性研究和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供参考。     

磷酸铁锂电池的电气特性建模

在分析影响电池荷电状态因素的基础上,选用电化学模型通过某储能电站运行数据对单体磷酸铁锂电池的电气特性建模仿真,并验证了模型的可靠性。     

高倍率磷酸铁锂电池简化机理建模与放电特性分析

高倍率磷酸铁锂电池的机理建模对电池设计与应用管理具有重要意义.针对当前机理模型存在全阶形式复杂度高、简化形式在高倍率下难拟合的问题,将简化的准二维(P2D)电化学模型与双状态热模型结合,建立电化学-热耦合简化机理模型,并通过参数辨识实现了模型在10～40C高倍率、宽范围下的实际放电曲线拟合.基于辨识后的模型,分析了电池...     

脉冲大倍率放电条件下磷酸铁锂电池荷电状态估计

以磷酸铁锂电池为研究对象,针对电池在脉冲大倍率放电条件下,模型参数变化较大、荷电状态(SOC)难以准确估计的问题,以电池的二阶RC等效电路模型为基础,通过递推最小二乘算法动态辨识模型的参数,建立电池的时变参数模型。再通过时变参数模型建立电池的状态方程和观测方程,并应用二次方根容积卡尔曼算法实现电池的SOC估计。这种SOC估算方式能够适应模型的参数改变,且具有对初值误差的修正能力。经实验验证,在脉冲大倍率放电工况下,所建的时变参数模型可以准确模拟电池端电压的变化,所采用的SOC估算策略,在初值存在较大误差的条件下,依然能够准确估算出电池的SOC。     

锂离子电池恒流充电的温度及产热特性分析

基于COMSOL-Multiphisics仿真软件,考虑电池表面辐射换热,建立18650磷酸铁锂电池的准二维电化学-热耦合模型,搭建充电测试平台验证模型准确性,研究不同充电倍率下锂离子电池的温度特性,重点分析不同类型产热占比、不同区域产热占比、正极产热和负极产热情况.结果表明:随着充电倍率的增加,电池表面平均温度显著升...     

磷酸铁锂电池低温性能及放电容量预测研究

为研究磷酸铁锂电池的低温放电性能,选取14500和32650型号电池为研究对象,对其低温放电容量及欧姆内阻等性能进行测试。结果表明:随着温度的降低,其容量呈现了不同程度的下降,而欧姆内阻随温度的降低而增加,且增加的幅度越来越大;低温对不同型号电池放电容量的影响存在差异,即随着温度的下降,容量越小的电池衰减越迅速。利用Matlab建立以常温充电容量、温度、欧姆内阻为输入,放电容量为输出的BP神经网络模型,此模型具有较高的准确性,误差在5%以内。     

磷酸铁锂电池储存性能研究

评估了一种高功率的磷酸铁锂电池在长时间满荷电储存以后的电性能,认为其具有良好的满荷电储存性能,可用于长期储存型锂电池组的开发设计。     

实用型磷酸铁锂电池SOC高准度算法研究

分析了常用动力电池SOC(State of charge)算法在同时保证实用性和准确度两方面的局限性,并利用开路电压(VOC,Voltage of charge)和电池等效电路模型相结合的方法,提出了一种既能保证准确度又具有实用价值的算法.以某公司生产的磷酸铁锂电池为对象进行了电池特性试验,通过大量试验数据综合和计算得...     

直封式工艺制备18650型LiFePO4锂离子电池

以LiFePO4和石墨为正、负极活性材料,用直接封口方式制备额定容量为1 300 mAh的18650型锂离子电池。存放30 d后,与半敞开式工艺相比,直封式工艺制备的电池电压提高0.15 V,荷电保持率提高13%,循环1 000次后的容量提高7%,表面无锈蚀。热误用、短路、过充电、强制放电、振动和机械冲击测试时,电池均不起火、不爆炸,撞击测试时不泄漏。     

动力型LiFePO4电池失效机理研究

采用模拟电动汽车行驶过程中振动状态参数,对电动汽车用动力型LiFePO4电池组的电池模块进行了相关的振动以及电性能测试。对电池模块在模拟实车行驶状态和通常无振动状态下的工作电压平台、开路电压和循环寿命等实验数据进行对比分析,并进行了失效机理分析,探讨了外界振动环境对电动汽车用动力型LiFePO4电池组的电池模块的影响。结果表明由于电池模块在长期振动条件下工作,可能导致电池模块的不一致性扩大而带来安全隐患。     

18650高容量锂离子电池研制

采用高镍材料作为电池正极制作了18650型圆柱锂离子电池（0.5C放电标称容量为2 800mAh）,并对该材料扣式电池与18650锂离子电池性能进行了测试。结果显示：高镍材料扣式电池首次充放电效率为88.7%;Li氧化覆盖整个氧化峰范围（3.7~5.0V）,同时4.25V时Ni 2＋/Ni 4＋电对氧化,5.0V处为Co3＋/Co4＋的氧化,并且反应开始时优先发生Ni的氧化,随着电位增大,发生Co的氧化。高镍材料18650锂离子电池0.5C、1.0C、2.0C放电容量分别是0.2C时的99.89%、99.26%、97.38%,能够满足电池对于快充快放的使用要求;电池0.5C充电1C放电20周、100周、200周、450周对应容量保持率分别为98.40%、94.74%、87.62%、82.22%。低倍率（0.5C）时,常规结构18650电池与本实验结构电池的散热效果相当,随着放电倍率增大,两种结构散热效果温度差值也增大。     

超低温圆柱磷酸铁锂电池研制

通过研究磷酸铁锂微观形貌、电解液配方与极片面密度等因素对电池低温性能的影响,开发出了具有高比能量、高安全性及适应极低温环境的圆柱磷酸铁锂电池.该电池比能量为130.8 Wh/kg.-40℃条件下以1 C放电,容量为常温容量的60.9％;-45℃条件下以1 C放电,容量为常温容量的53.6％;60℃条件下以0.2 C放电,容量为常温容量的98.1％;常温下以8 C放电,容量为1 C容量的97.4％;常温下1 C充放电,循环2000次后,容量保持率为86.1％.该电池通过安全性针刺测试.     

C/LiFePO_4动力电池电化学交流阻抗谱的研究

电化学交流阻抗谱可以在不同的充放电条件下提供电池内部欧姆阻抗、电化学极化和离子扩散阻抗变化信息,是判断电池使用性能的有力工具。通过对60 Ah LiFePO4动力电池进行多种荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)下的电化学交流阻抗(EIS)测试,分析欧姆阻抗Rs、电荷传递阻抗Rct和扩散阻抗Zw等EIS参数随电池SOC和SOH状态的变化规律。结果表明,在不同SOC状态下,Rs几乎不变,Rct和Zw在SOC为0~25%和75%~100%两端区间内明显增大,中间区域基本趋于稳定;在100%~95%SOH状态下,Rs、Rct和Zw基本保持稳定,当SOH降低至90%时,电池性能不断衰减,Rct和Zw也明显增大。由此可知,EIS参数可部分反映电池内部极化状态,能够预测储能电池的衰减情况。     

圆柱LiFePO_4电池低温性能的研究

圆柱磷酸铁锂32650-4Ah电池有着优异的循环性能和倍率性能,但低温-40℃放电容量只有常温的40%;采用小粒径磷酸铁锂,复合石墨负极和低温电解液制作锂离子圆柱动力电池,低温性能有较大的改善,电池在-40℃下0.5 C放电容量能够达到常温0.5 C放电容量的75%以上,但循环性能却大大降低,1 C常温循环1 000次后,容量保持率约为80%。     

不同导电剂体系对LiFePO_4锂离子电池性能的影响

研究了不同导电剂体系(Super P、VGCF)的LiFePO_4锂离子电池的性能。利用SEM及充放电方法对极片表面形貌和电池的电化学性能进行了表征和测试。SEM测试表明,VGCF分散性能良好,在正极片中形成良好的三维导电网络结构。极片面电阻测试表明,添加VGCF后正极片面电阻明显降低。电性能测试表明,添加VGCF的电池性能明显优于SP作导电剂的电池,大倍率放电性能改善明显,常温1 C/2 C循环700次容量保持率分别为99.40%和94.86%。     

磷酸铁锂电池组典型储能工况循环老化研究

电化学储能系统在调节新能源发电功率波动,电网侧和用户侧削峰填谷场合已经有大规模应用.磷酸铁锂电池由于性能较稳定、循环寿命长、安全性高等特点,被广泛应用到电化学储能领域.然而,电池组容量及其一致性会随使用时间增加而发生劣化,使模组可用容量和能量降低,直接影响电池组的使用寿命.以磷酸铁锂电池模组为研究对象,采用储能电站峰谷...     

锂离子蓄电池正极材料LiFePO4的改性研究

采用机械化学与高温固相相结合的方法合成了磷酸铁锂复合材料,采用X射线衍射(XRD)对材料进行了表征,重点分析和讨论了复合材料振实密度的影响因素,同时测试了不同掺杂方式所得复合材料的电化学性能。结果表明,采用三价铁源能显著提高复合材料的振实密度;采用碳包覆和金属离子掺杂相结合的方式合成的磷酸铁锂复合材料在室温、1C条件下的放电比容量达到150.2mAh/g。