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。     

大容量方形动力MH/Ni电池性能

研究了35Ah/1 2V和40Ah/1 2V大容量方型动力MH/Ni电池的容量、电压、快速充放电、充电内压性能和阻抗特性。结果表明:研制的方型动力MH/Ni电池可以封口化成;电池的容量达到设计容量,其中正极活性物质的利用率达90%以上;充电内压较低,充电效率较高。快速放电性能较好,如40Ah电池1C倍率放电容量为0 2C时的98%;快速充电性能好,40Ah电池在1C倍率快速充电的条件下,其0.2C倍率放电容量接近40Ah。     

涂胶隔膜对锂离子电池性能的影响

以3 Ah软包装动力锂离子电池为研究对象,考察喷涂和辊涂水系涂胶(聚偏氟乙烯及其共聚物)隔膜对电池性能的影响。水系喷涂涂胶隔膜电池具有较低的分容内阻和脉冲充放电直流内阻(DCR)。以不低于2.00 C倍率在2.50～4.25 V充放电,与辊涂涂胶隔膜电池相比,喷涂涂胶隔膜电池的倍率充电恒流充入比高约1%,倍率放电容量比高约0.2%,-20℃放电容量与25℃的容量比低3%以上。25℃和45℃下循环1 000次,两种涂胶隔膜性能差异较小;在25℃循环超过1 000次,喷涂涂胶隔膜电池性能稍好,循环2 000次的容量保持率高约1.7%。     

锂离子动力电池脉冲功率特性的研究

对自行研制的17Ah高功率型锂离子动力电池室温下的脉冲功率特性进行了研究。采用控制电流和控制功率脉冲充放电的方法研究电池在50%SOC下的脉冲充放电特性,然后以控制电流脉冲充放电模式循环,研究电池容量和功率的衰减规律。结果显示,电池在控制电流脉冲充放电模式下的功率变化范围为-500～338W,能量效率为96.2%;在控制功率脉冲充放电模式下的电流变化范围为-51.7～39.4A,容量效率为93.7%。电池以控制电流脉冲充放电模式循环1.7万次(2833h)后容量衰减了7.9%,放电功率衰减了13.1%。发现循环过程中容量和功率的衰减都呈现出先快后慢的衰减规律,功率的衰减主要发生在前1000次循环。     

粘合剂对于锂-硫电池正极性能的影响

选用LA132、海藻酸钠、β-环糊精和PVDF四种粘合剂应用于锂硫电池正极中,采用恒流充放电、交流阻抗和扫描电镜(SEM)等方法考察了不同粘合剂对锂硫电池电化学性能的影响。其中以海藻酸钠为粘合剂的正极循环性能和倍率性能最为优异,在电流密度100 m A/g下,115次循环后放电比容量为757 m Ah/g,容量保持率达70%。在1 000m A/g电流密度下,放电比容量达到600 m Ah/g。     

金属氢氧化物对锂硫电池性能的影响

通过水热法在锂硫电池正极材料硫碳复合物表面包覆纳米金属氢氧化物抑制多硫化物的穿梭,很好地改善了电池的循环性能。利用扫描电镜(SEM)、恒流充放电和交流阻抗等方法比较了不同包覆层氢氧化铝、氢氧化钴、氢氧化铈对锂硫电池性能的影响。其中,用氢氧化铝包覆的硫碳复合材料显示了较好的电化学性能,在100 m A/g充放电条件下,首次充放电比容量为1 192 m Ah/g,80次循环后放电比容量为797 m Ah/g,容量保持率达67%。0.5 C条件下,放电比容量达754 m Ah/g。     

纯电动汽车用锂离子电池的低温性能

锂离子电池低温特性的研究多限于单体电池,且测试工况单一。分别以纯电动汽车用锂离子电池单体和系统为研究对象,设计以1/3 C放电至截止电压的恒流一次放电工况,以及以1/3 C恒流放电0.5 h,静置10.0 h,循环至截止电压的多天多次放电工况,并在0℃、-10℃和-20℃下进行放电测试。在多天多次放电工况下,电池单体和系统的放电容量分别为139.14 Ah、138.47 Ah,放电能量分别为505.98 W·h、44 443.40 W·h,均低于恒流一次放电工况下的相应数据;同一工况下,电池系统的低温放电容量低于单体电池。采用数据拟合方式,构建电池系统、单体低温放电能量与温度的关系公式。     

混合电动汽车用锂离子电池的研究

以LiMn2O4为正极材料,研制了17 Ah圆柱形锂离子动力电池以及336 V/17 Ah动力电池组.性能测试结果表明:单体电池25.0 C放电时持续放电比功率达到900 W/kg,而脉冲放电(480 A,15 s)比功率达到1 320 W/kg;1.0 C循环1 000次后的容量保持率达80.24%;在-25℃与55℃下1.0 C放电容量分别为25℃下的74.29%和96.72%;电池在过充、针刺和挤压的情况下不爆炸,不起火.90只单体电池构成的电池组的首次充放电容量分别为18.44 Ah和17.47 Ah.     

LiBF_4/LiODFB混合盐电解液的低温性能

研究四氟硼酸锂(LiBF_4)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)混合锂盐电解液用于磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池时的低温-20℃性能。探讨电导率与电解液组成、温度的关系;通过循环伏安、充放电、倍率性能及电化学阻抗谱(EIS)测试,比较不同电解液体系中LiFePO_4正极在25℃和-20℃的放电比容量、循环稳定性等。在25℃和-20℃下于2.5~4.2 V充放电,LiFePO_4电极在LiBF_4/Li ODFB基电解液体系中的电化学性能较好:在25℃时以1.0 C倍率充放电,混合盐基电解液电池的首次放电比容量为140 m Ah/g,优于六氟磷酸锂(Li PF6)基电解液的130.5 m Ah/g;-20℃时0.1 C倍率下,首次放电比容量为101.7 m Ah/g,100次循环的容量保持率为86.62%,优于Li PF6基电解液的97.4 m Ah/g和60.57%。     

电池储能系统恒功率削峰填谷优化策略研究

以南方电网MW级电池储能示范工程为背景,以求解采用恒功率充放电策略运行的电池储能系统削峰填谷策略为目的,提出了电池储能系统恒功率削峰填谷优化模型及求解该模型的实用简化算法。该算法令电池以最大功率充放电,可以快速求解电池1d充电1次、放电多次情况下的电池储能系统充放电策略。给出了削峰填谷实时控制策略。针对深圳碧岭站的2组实际负荷数据建立了恒功率削峰填谷优化模型,分别采用多初始点的序列二次规划法和实用简化算法进行了优化,对2种算法的求解结果做了比较,证明了该算法的有效性。深圳宝清电池储能站的现场测试结果也验证了该算法的有效性。     

基于电池单体电压和SOC的储能优化控制策略

为了提高储能电池的可用容量以及简化储能变流器的控制,提出基于单体电压和荷电量(SOC)的阶梯降功率控制策略。首先,考虑了并网模式下储能变流器的PQ经典控制模式;其次,实验分析了单体电池和电池组的单体电压、SOC与充放电倍率之间的关系。结合储能变流器的控制模式以及电池的单体电压、SOC,提出了储能阶梯降功率充放电控制策略。在满足功率约束的前提下,实现了优化储能的可用容量以及简化储能变流器控制。     

三维石墨烯电极材料在锂离子电池中的应用

在二氧化硅微球衬底上,采用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法生长石墨烯,经过浓硝酸在60℃处理8 h获得三维石墨烯材料,利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等设备测试三维石墨烯材料的微观结构与形貌,通过恒流充放电等电化学测试方法对三维石墨烯材料进行锂离子电池电化学性能研究。结果表明,通过CVD法构筑的三维石墨烯材料是一种自支撑多孔结构,经过浓硝酸处理后三维石墨烯微观形貌不发生改变,石墨烯表面含有一定量的含氧官能团,含氧量达到4.8 wt.%,将其作为锂离子电池负极材料,在50 m A/g电流密度下,首次充放电比容量达到516 m Ah/g,可逆容量达到267 m Ah/g。在电流密度为1 A/g条件下,经100次充放电循环后其放电比容量保持114 m Ah/g,显示出优异的倍率性能和循环稳定性。     

钠离子电池用SnSb合金/碳材料的性能

以SnSb为主体材料,中间相炭微球(MCMB)、酚醛树脂为碳源,将机械球磨法与有机碳源热裂解包覆法结合,合成钠离子电池负极用SnSb合金/碳复合材料SnSb/MCMB/C。通过XRD、SEM测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试,分析材料的电化学性能。SnSb/MCMB/C复合结构缓解了纯SnSb的团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SnSb/MCMB/C以100 m A/g的电流在0.01~2.50 V充放电,首次放电比容量为590 m Ah/g,首次库仑效率为60%,第100次循环的放电比容量保持在322 m Ah/g。     

恒功率充放电条件下的锂离子电容器循环性能

锂离子电容器循环寿命长,现场应用数据积累少,掌握其在恒功率充放电条件下的循环性能对于有效评估其健康状态、推动其在电力储能中的应用至关重要。为此,开展不同充放电功率(90~270 W)、工作温度(25~45°C)和充放电深度(25%~100%)下锂离子电容器循环性能的测试,以研究三者对锂离子电容器循环性能的影响。测试发现,在恒功率充放电条件下,锂离子电容器循环性能衰减呈现近似线性的变化规律,在适宜的工作条件下(额定充放电功率范围内、温度不高于45℃、充放电深度不高于50%)恒功率充放电时,充放电深度是最主要的影响因素,充放电深度越大,放电能量衰减越快;当超出适宜工作条件时,充放电功率、温度和充放电深度均会造成锂离子电容器加速老化,充放电功率越大,工作温度越高,其性能衰减越快。为实现锂离子电容器寿命的快速评估,建议在100%充放电深度、2~3倍额定功率、适当的高温(45°C)条件下开展锂离子电容器加速老化寿命测试。     

中等功率型锂离子蓄电池的研究

研制了中等功率型锂离子蓄电池,对电极材料、电解液体系的选择及电池的制备与化成进行了研究,并进行了一系列电池性能的测试试验.试验结果表明,中等功率型锂离子蓄电池的额定容量为24Ah,比功率达到452W/kg,比能量达到123Wh/kg,4C放电倍率特性良好.在过充、短路、针刺、挤压试验过程中不起火、不爆炸,安全可靠性高.2C放电循环100次后容量为初始容量的91%,能够满足对电池中等倍率放电的要求.     

电池结构对锂离子电池功率性能影响

电池结构对锂离子电池的功率性能有重要的影响。本文研究了一种新型结构锂离子电池,并测试不同结构电池的倍率循环特性、不同倍率条件下倍率特性及不同放电电流下电池表面温度分布梯度。测试结果显示：不同倍率条件下新型结构的锂离子电池表现出较佳的倍率放电特性,20C放电容量是1C时放电容量的87．75％;新型结构设计的电池表现出良好的2CC／5DC倍率循环特性,循环850次容量保持90％左右,不同倍率放电电流下电池表面温度分布及温度梯度小,3个位置温度在63．6～74．8℃,对电池内部膜片的表面反应活性影响较小。这种新型结构电池有助于改善单体电池及电池组的综合功率性能。     

电动汽车用锂离子蓄电池的研究

研制了55Ah圆柱型动力锂离子蓄电池以及336V/55Ah动力模块和相应的电池管理系统。性能测试表明,0.5C充放电,单体电池容量≥55Ah,容量特性均匀一致;具备良好的倍率放电特性,能够适应电动车启动、加速、爬坡等运行要求;循环性能良好,已完成200次深充放循环性能仍平稳;耐滥用能力好;84只单体构成的电池组,比能量达106Wh/kg;安全性好。充放电管理系统采用阶段恒电流充电和过流保护,具备均衡充电能力和智能调节放电终止电压和剩余容量显示等功能。装车试验表明,该电池系统有望投入电动车的实际应用。     

三元LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2铝壳锂离子动力电池的性能研究

选用三元材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料,中间相炭微球为负极材料,制备了额定容量为10 Ah的铝壳锂离子动力电池,并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试。电性能包括充放电性能、倍率性能、循环性能和自放电,实验结果表明,电池表现出了良好的倍率性能,1 C、2 C的放电容量分别为0.5 C放电容量的97.49%、93.70%;在2.7~4.2V电压范围内,电池1 C循环400次后容量保持率为101.77%;电池满电常温搁置28天后容量保持率为97.06%。针刺、短路、过充电和自有跌落测试结果表明电池具有良好的安全性能。     

单液流锌镍电池能量损失与效率初步研究

介绍了一种新型的单液流锌镍电池,研究分析了单液流锌镍电池充放电过程中能量损失的原因,该电池能量损失由电池自身充放电过程中形成的内部能量损失和由循环泵形成的外部能量损失组成。通过对300 Ah单液流锌镍电池不同恒流充放电模式的实验数据和结果的分析,实验结果反映单液流锌镍电池能量效率与系统效率的特性,表明改变恒流充放电电流可减少该电池的能量损失和提高系统效率,该电池系统效率存在进一步优化的空间。     

Cs型圆柱密封MH/Ni电池的研究

试制并测试了Cs型金属氢化物—镍电池的性能.电池平均容量为2.4Ah,5C率放电时的容量为0.2C率时的89%,低温放电性能良好.电池充放电循环后,其贮氢电极的扫描电镜实验及X—光电子能谱实验表明,贮氢合金充放电循环后被粉化、氧化.系统地测定了Cs型金属氢化物—镍电池在不同放电深度下的交流阻抗行为.