锂离子电池用钴系正极材料热稳定性研究

采用加速量热仪(ARC)研究了锂离子电池用钴系正极材料的热稳定特性,初步探讨了改性后的钴系正极材料的热行为,考察了粒径、元素掺杂以及与其他正极材料混合使用对材料热稳定性的影响。ARC测试结果表明,大粒径、掺杂合适的金属元素和多组分按一定的比例混合都能在一定程度上改善钴系正极材料的热稳定性能,结合完整电池的ARC测试结果可以知道正极材料在200℃之后的放热量对导致电池爆炸的影响不大。     

磷酸铁锂电池恒流和恒功率测试特性比较

与生产、试验过程中常用的恒流充放电方式不同,电池储能电站在电力系统中主要受恒功率充放电的指令调度。为了掌握储能电池在恒功率条件下的特性,建立相应的恒功率测试方法和标准,对66 Ah磷酸铁锂储能电池进行了不同倍率的恒流充放电和恒功率充放电测试,并对两种测试方法下电池的充放电曲线、容量、能量、效率等参数特性进行了比较。结果发现,恒流恒压充放电模式下,电池的倍率性能较好,1小时率放电容量保持率高达98.97%,充电能量表现出随倍率增大而增大的变化趋势;恒功率充放电模式下,电池由于不能完全充满电,倍率性能比较差,1小时率电池放电容量和放电能量分别为59.68 Ah和188.18 Wh,仅为10小时率条件下的91.38%和88.85%。此外,两种测试方式下的容量、能量均在3 h附近出现拐点,在该倍率下,可以用放电容量与工作电压的乘积来计算放电能量,误差均在0.3%以内。     

钛酸锂电池恒功率及恒流测试特性比较

为了掌握钛酸锂电池在恒功率条件下的特性,促进钛酸锂电池在储能领域的应用和发展,分别以恒功率充放电模式、恒流充放电模式对钛酸锂电池进行了倍率及循环寿命测试,对两种测试方法下电池的容量、能量、内阻等特性进行了比较,并比较了电流-容量(安时)参数评价体系与功率-能量(瓦时)参数评价体系的不同。结果发现,相较于恒流模式,钛酸锂电池在恒功率模式下的放电容量、能量、效率等衰减较快,内阻随放电深度的增加增大较快;相较于电流-容量(安时)参数评价体系,功率-能量(瓦时)参数评价体系能更快、更明显地监测到电池性能的变化。     

电动汽车用铅酸电池的峰值功率预测及验证

对于新能源汽车而言,动力电池的峰值功率对其电池管理系统控制系统的设计及动力匹配的优化有重要的意义。提出一种峰值功率估计的测试方法,即对电池进行恒功率充放电,用该测试方法对常温下电动汽车用铅酸电池不同SOC点的峰值功率进行测试。结果表明,通过对电池进行恒压充放电所得到的峰值功率的预估值与测试结果相同,通过这一方法可以很方便地对持续时间不同的电池的峰值功率进行测试。     

商业化锂离子电池的热稳定性研究

采用加速量热仪(ARC)研究了商业化锂离子电池(LiCoO/石墨)的热稳定特性,主要考察了开路电压、循环次数以及容量对电池的热稳定性影响.ARC测试结果表明,当电池开路电压由3.8 V增至4.4 V时,电池的起始放热反应温度由100℃降低到73℃,并且在同一温度下,电池的自加热速率随电压的升高而增大;在相同条件下,电池的起始放热反应温度几乎不受循环次数(0～400次)及容量大小(710 mAh和780 mAh)的影响.但是,随着循环次数的增加和电池容量的增大,电池的自加热速率增大.另外,为进一步了解电池内部热量来源,分别对充电到4.2 V完整的正负极片进行了热分析.实验结果表明,负极在60℃左右开始放热,而正极在110℃左右开始热分解,但由于正极热分解释放出大量氧气致使电池内压迅速增大,并最终导致电池热失控.     

锂离子电池变频变幅交流低温自加热策略

低温下锂离子电池的可用容量和功率大幅下降,而且充电困难。对锂离子电池进行低温加热是改善其性能的有效途径。该文建立了电池的热-电耦合模型,设计了一种变频变幅交流自加热策略,在保证极化电压幅值不变的条件下,以加热功率最大为目标,根据电池在各个温度下得到的最佳加热频率实时调整交流激励的频率和幅值。对比不同策略发现,采用变频变幅交流自加热策略,电池在700s内上升了47.67℃,相比恒频变幅加热策略,其温升速率最大可提高21.85%。所设计的变频变幅交流自加热策略具有良好的加热效果,有利于促进电动汽车在寒冷环境下的推广应用。     

锂锰电池恒流预放电与电性能的关系

为探究恒流预放电模式与电性能之间的关系,使用多种恒流预放电模式对制备的锂锰电池进行处理,并对高温存储前后的电池进行电性能测试.利用相关与回归分析的方法,研究锂锰电池预放电时间、电流和预放电容量与电性能的关系.与小电流(30 mA)相比,使用大电流(80 mA)恒流预放电,可降低电池的内阻.高温存储后,经大电流预放电后的...     

DMFC放电模式与性能稳定性研究

不同放电模式下CO2气体传质对催化层结构稳定性和催化剂电化学稳定性的影响,导致在较长时间运行中直接甲醇燃料电池(DMFC)性能稳定性的不同。DMFC的性能在恒压放电模式下比恒流模式、恒功率放电模式下更稳定。用恒压不间断放电模式进行寿命测试后,电池的输出功率密度减至初始值的15.08%,采用循环伏安法除去阴极催化剂上的吸附物,可部分恢复电池性能。电化学阻抗谱(EIS)分析表明:性能不可逆衰减的主要原因是阳极催化层结构的破坏。     

铅酸动力电池峰值功率测试方法研究

动力电池峰值功率对于电动汽车动力匹配优化和合理设计电池管理系统控制策略具有重要的理论意义。本文提出峰值功率估计-恒功率充放电验证的测试方法,并以铅酸动力蓄电池为例测试常温25℃下电池不同SOC点的峰值功率。结果表明,恒压充放电法得到的峰值功率估计值与最终结果相吻合,该方法可以便捷地测试不同持续时间的电池峰值功率。     

不同循环周期锂离子动力电池热失控特性分析

热失控作为锂离子电池的失效方式之一,对研究动力电池的热安全性具有至关重要的作用。以26 Ah软包型锂离子动力电池为研究对象,结合混合动力脉冲能力特性(HPPC)测试和交流阻抗测试两种方法,利用扩展加速量热仪(EV+ARC)来研究不同循环周期下动力电池的电化学行为和热失控行为,并进一步考察电池的热稳定性和安全性。结果表明,电池经过常温下1 000周循环后容量下降至83%,直流内阻随循环次数增加而增大。从热失控曲线来看,随着循环次数的增加,电池自产热温度呈现总体下降,说明不断循环老化的电池SEI膜热稳定性逐渐变差。交流阻抗谱显示,SEI膜与电解液的阻抗随着循环次数增加而增大,说明SEI膜与电解液结构和成分随着循环周期的变化是影响其热稳定性的关键因素。     

加速量热仪对锂离子蓄电池安全性能的评估

在国外,加速量热仪(ARC)已被广泛应用于锂离子蓄电池的研究.使用该设备,在绝热条件下记录电池内的温度、压力及自放热速率和时间的函数关系.使用英国THT公司生产的加速绝热量热仪及附加设备(KSUTM)和(BSUTM)检测电池使用过程中充放电、滥用以及短路和高温下的热分解,并利用这些数据来量化电池储存和放置等条件下的热稳定特性.     

基于电池储能装置的电力系统暂态稳定性分析

建立了包含电池储能装置特性以及储能装置控制器的动态模型,该模型考虑了电池的充放电特性,采用有功无功解耦控制,利用PSS／E用户自定义模块设计了有功功率辅助控制系统。在单机无穷大系统和New England1O机39节点系统中仿真验证了自定义模型的正确性和储能装置提高电力系统暂态稳定性的有效性。     

锂离子蓄电池安全性的测试与研究方法

锂离子蓄电池的安全性一直受到人们关注,现在仍然是研究热点。文章综述了锂离子蓄电池安全性的测试方法,包括测试标准、测试内容的实质以及对安全性的研究方法,如ARC(加速量热)、DSC(差分热扫描)、TGA(热量分析)、XRD(X射线衍射)等,以及这些方法在研究材料热稳定性方面的应用。     

热电池用正极片的稳定性研究

为了改善LiB体系大容量热电池的安全性,探索性开展了热电池用正极片的稳定性研究,确定了正极片稳定性测试方法,开展了测试方法的应用评价,结果表明,正极片的稳定性测试可用于评价LiB体系大容量电池的空载安全性。为了优化大容量电池的安全性,研究了不同含量氧化镁添加剂对正极片稳定性、电池安全性和电性能的影响,结果表明,向正极D中加入5%氧化镁添加剂,既改善了电池的空载安全性,又实现了电能的高效输出,工作时间较目前通用的正极C提升了5%。     

电池储能并网系统小干扰稳定性研究综述

为了明确电池储能规模化并网系统的潜在失稳风险,从交流、直流2个角度综述了电池储能并网导致的稳定性问题及机理,明确了电池储能与光伏、风机等新能源电力电子设备之间的差异性,指出了现有成果在应对电池储能规模化并网系统稳定性研究中的不足,得出如下结论：在稳定性研究中,电池储能常被简化为恒压、恒流、恒功率源/荷,但类似简化可能会因误差累积效应而导致电池储能规模化并网系统的稳定性误判,需明确量化电池储能的简化条件和误差的影响;现有研究集中于单个电池储能并网系统,沿用传统的电力系统稳定性分析方法,较少关注储能功率双向性及数量规模化对交流、直流系统稳定性的影响,需进一步探索揭示其失稳机理;现有研究仅针对单一控制的电池储能并网系统,未考虑电池储能在不同场景和需求下控制方式的多样性,需关注多样化电池储能控制间的动态交互规律及失稳风险。     

基于有源纹波补偿器级联多电平电池储能系统设计

通过分析传统的H桥直流端电流的谐波特性,针对其截止频率较低、影响变换器的有功响应速率、产生很大的恒定磁通、设备的体积较大的问题,提出一种有源纹波补偿器,通过匹配适当容量的开关器件,使得ARC电路在无直流源的前提下,通过单闭环单参数的控制实现电池纹波电流抑制,优化提升了LC无源滤波的效果。仿真结果表明,含有ARC电路的级联多电平储能变换器在电网不平衡工况下可以正常工作,同时流入电池的纹波电流得到了有效抑制。该研究成果应用于电池储能系统,可提供稳定的频率和电压支撑,实现经济运行,可有效解决电动汽车充电的随机性和波动性所带来的电能质量问题。     

电池储能技术在风电系统调峰优化中的应用

针对现有常规机组调峰容量难以满足系统调峰需求的问题,提出了一种基于电池储能的风电系统调峰优化模型。该模型通过对风电储能系统和常规火电机组的运行施加约束条件,使得电池储能系统的运行状况能够及时得到调整,从而实现电池储能参与风电系统调峰和优化调度的目标。通过实际算例对比了电池储能系统在参与风电系统调峰前后弃风现象、调峰容量和日负荷峰谷差的变化。仿真计算结果表明,该方法可以有效提高大规模风电并网后的系统调峰,使系统接纳更多的风电,避免弃风导致的资源浪费,提高了整个系统的经济性和稳定性。     

导热硅胶形状对液冷式电池组热性能影响研究

随着电动汽车能量密度的增加以及充放电功率水平的提高,动力电池热问题日益突出,电池热管理系统设计显得尤为重要。从动力电池组应用场景出发,建立了液冷式电池组有限元模型并仿真分析了4种导热硅胶形状对电池组热性能的影响。研究发现,随着导热硅胶与电池组接触面积的减少,电池组温度有所上升,但温差较小。相比于常规设计方案,改短设计方案在电池组温度略微上升的条件下温度均匀性改善明显,可以为电池热管理系统设计提供参考。     

直流微网系统的多模态运行控制

详细分析了系统处于并网和孤岛模式的运行情况,归纳设计了系统的9种工作模态,并针对每一种工作模态提出基于本地信息的系统整体协调控制策略,来协调光伏接口、储能接口及网侧接口的工作方式,旨在保证直流母线电压维持恒定,确保对电压变化敏感的重要负荷(如恒功率负载)的可靠供电和系统的能量平衡及稳定运行。根据电网状态、分布式电源输出功率与负载需求关系、蓄电池荷电状态等本地信息,决定系统的工作模态及模态间切换,所提控制策略有效维持了直流母线电压的恒定,实现了直流微网系统的运营可靠性。最后利用Matlab/Simulink进行仿真研究,结果验证了所提方案的有效性。