锂离子电池三维电化学-热耦合模型及生热分析

锂离子电池在放电过程中的温度变化会影响电池的工作性能,严重时还会引起安全事故。建立了3.4 V/50 Ah磷酸铁锂电池的三维电化学-热耦合模型,能获得比单一模型更精确全面的电池温度场分布及其动态变化的情况。模拟了电池0.5 C、1 C和2 C恒流放电工况下温升变化以及三维温度场分布。随着放电倍率的增大,锂离子电池内部呈不均匀化,电池最高温度变大,温度场的不均匀性越大,温升速率越高,温差越大;电池越靠近中心的部分温度越高,最高温度出现在电池几何中心位置,极柱温度最低,正极柱温度略高于负极柱。     

基于电化学热耦合模型锂电池热管理系统优化

以电化学模型和直角坐标系三维热模型为基础,建立了电化学三维热耦合模型,对锂离子电池组产热情况进行仿真分析,结果表明电池组的温度分布更加符合实际情况,比单独的三维热模型或电化学二维热耦合模型更加准确。以额定容量为60 Ah的锂离子电池为例,对锂离子电池进行不同放电倍率的产热分析,得到了电池组的温度场分布,分析了温差与温升的原因,构建了一种新的电池包的结构,再次对新的电池组进行不同放电倍率产热分析,温差与温升都有明显的下降,达到了优化的目的。     

锂离子动力电池的三维热模型

研究了圆柱形、方形和软包三种不同结构设计以及放电倍率和换热系数对锂离子动力电池温度场分布的影响。结果表明,电池正极极柱和边缘温度最低的结构设计是软包,其次是圆柱形,温度最高的是方形;随着放电倍率的增大,电池各部分的温度均不断增大,放电倍率越大,温升速率越快,尤其是在大倍率放电情况下,温度几乎呈直线增加;增大对流换热系数,电池最高温度处(铝极耳)温度逐渐下降,中心处温度变化更为明显,但增大对流换热并不能无限制地降低电池温度。     

石墨形貌对锂离子电池倍率性能的影响

选取了4类不同形貌的人造石墨样品作为锂离子动力电池的负极材料,结合XRD、SEM等手段对石墨的结构、形貌和物理性能进行分析,并组装圆柱形磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池进行电化学性能测试,综合考察石墨形貌对动力电池倍率性能的影响。采用二次造粒型石墨负极的LiFePO_4电池表现出较好的倍率和循环性能,6C倍率放电保持率达105.9%,6C放电温升32℃,6C循环200次,容量保持率91.06%。     

考虑热辐射效应的锂离子电池温度场仿真分析

温升是影响锂离子电池力学性能和使用寿命的主要参数。研究了热辐射效应对温度的影响,首先建立了圆柱型电池传热模型,针对ICR65/400锂离子电池数值分析了热辐射系数对电池内部温度场变化的影响;然后讨论了放电倍率、对流换热系数和环境温度对热辐射的影响;最后在高放电倍率、自然对流和低温环境下,对有无热辐射效应的温度场进行了比较。结果表明:圆柱型锂离子电池放电过程中最高温度出现在电池中心处,最低温度在电池表面;当放电倍率、环境温度和对流换热系数不变时,热辐射系数越大,电池散热越快,体系降温速率越快,达到热平衡时间越短;电池放电倍率越高,其生热速率越快,热辐射的散热效果越显著;当对流换热系数和放电倍率不变时,环境温度越低,其与电池温差越大,热辐射的散热效果越显著;当环境温度和放电倍率不变时,对流换热系数越小,热辐射的散热效果越显著;热辐射效应可有效降低电池内部温度。     

铜镀镍极耳对磷酸铁锂电池性能影响的研究

将纯镍、单面铜镀镍和双面铜镀镍分别作为磷酸铁锂圆柱动力电池负极极耳。采用金相显微镜分析两种不同复合结构的铜镀镍极耳,并采用多种方法测试了各个圆柱电池的电化学性能。结果表明,采用双面铜镀镍极耳圆柱电池在室温下表现出优异的倍率、温升、低温和循环性能,6 C充电恒流比为88.95%,6 C放电温升为25.3℃,低温-20℃时1 C放电容量比率为51.17%,6 C循环1 000周容量保持率为87.04%。     

基于导热胶均衡散热的锂电池温度场研究

针对电动汽车动力电池在不同放电倍率下存在温升发热导致的温度分布不均及过热现象,以锂离子电池为研究对象,建立单体电池的发热模型,仿真分析不同放电倍率下的温升情况,并与实验探究的单体电池发热情况进行对比。在验证单体电池发热模型正确的前提下,仿真分析电池模组发热以及在模组间隙填充不同性能的导热胶温度场情况,研究不同导热胶在不同放电工况下的均衡散热效果,结果表明:使用热物性参数较好的导热胶可以明显降低电池的温升与温差,电池温度分布也更加均衡,起到一定的散热效果,这可作为纯电动汽车整个电池包均衡散热性能优化的基础。     

锂离子电池铝极耳转镍后的热行为研究

以软包锂离子电池为研究对象,采用红外热成像法,研究了铝极耳转镍电池与未转镍电池在不同倍率放电过程中的热行为差异;通过循环测试柜研究了其倍率性能和循环性能差异;通过数字型微欧计研究了其接触阻抗的差异.研究结果表明:相比未转镍电池,经过铝转镍处理的电池接触阻抗小,极耳处和电池主体的放电温升更低且分布更均匀,同时其倍率性能更...     

极耳数量对锂离子电池性能影响

选用正负极体系相同、结构设计不同的两款电芯,比较不同的结构设计对锂离子电池内阻、倍率性能、功率性能等的影响,结果表明:通过增加极耳数量改变电池结构设计,电池的交流内阻值降低约一倍,相应电池倍率放电时的中值电压升高,温升降低;极耳数量增加、交流内阻降低的锂离子电池相应的直流阻抗也越小,在10%~80%放电深度(depth of dis cha rge,DOD)的区间内,同一交流内阻的锂离子电池直流阻抗变化不大;与直流内阻的变化趋势一致,交流内阻小的锂离子电池的功率较强,在深DOD区间内,锂离子电池的功率均明显降低。     

锂离子电池典型温度与倍率放电特性分析

以三元体系锂离子电池单体为研究对象,将温度和放电倍率作为考察因素,电池电压降和电池温升作为分析特性,通过控制变量法选取典型工况1 C放电倍率及25℃环境温度,在此基础上探究温度以及放电倍率与电池电压降和电池温升之间的关系,简要探讨了不同温度下和不同倍率下放电对锂离子电池特性的影响,论述了电池温度与放电倍率在不同区域影响的显著性,同时也指出锂电池高倍率放电的危险性。