自我修复电极

迄今为止,人们认为最具有发展前景的电极材料之一是硅。电池在充电时,硅材料电极拥有极强的从电池液中摄取锂离子的能力;放电时,它能迅速地释放存储的锂离子让电池输出电能。但是每当电池充电时,硅电极的体积会膨胀至正常大小的3倍,放电后再恢复至原形。于是,具有脆性的硅材料很快就会出现裂痕并脱落,严重地影响电池的性能。不过,锂离子电池电极的问题有望在不久的将来得到解决,因为美国斯坦福大学和能源部科学家     

一种钻井平台通用程控锂电池充电设备的研发

依据钻井平台锂电池充电的通用需求,研发了一种平台通用在线程控锂离子电池充电设备,对设备整体方案、充电单元硬件和程控软件进行详细描叙。设计了远程设置、FIMV和FVMI便捷切换模式,可全程在线监控充电过程,并通过对锂离子电池组的充电试验数据分析,能为充电提供最佳设置参数,具备较高的可靠性、可集成性和应用扩展性。     

小型电动无人机锂离子动力电池的充电策略浅析

回顾了锂离子电池的充电特性和相关理论研究。从充电过程角度对各种充电方法进行详细介绍,分析了它们对电池性能的影响,并对比了各种方法的优点和缺点,为锂离子动力电池充电在工程应用提供了较高的参考价值。     

磷酸铁锂电池老化后的产热规律研究

锂离子电池的热安全性是制约电动汽车发展的重要因素之一,探究其产热特性是锂离子电池热管理的基础。而在现有的研究中,多忽略了电池老化对产热的影响,故以某圆柱形Li Fe PO4电池为研究对象,建立电化学-热-老化耦合模型,探究不同充电倍率以及环境温度对电池老化后产热特性的影响规律。结果显示,保持放电倍率恒定,以不同的充电倍率循环后,充电倍率越小,电池老化越严重,老化后的放电产热功率越高;环境温度越高,电池老化速率越快,放电产热功率越高,4000次循环后,313 K条件下的电池放电平均产热功率比283 K高约8.5%。     

超级电容电池在锂离子动力电池系统中的应用

介绍了一种以锂离子电池、 超级电容电池以及电压控制装置为主体的混合能源系统.其中,锂离子电池为车辆主要动力源,超级电容电池为车辆辅助动力源,电压控制装置对母线电压进行控制.在低温环境下,电压控制装置控制锂离子电池与超级电容电池相互充电,从而让锂离子电池通过其内阻产生自发热,实现内部升温.该混合能源系统的优势在于,利用锂...     

锂离子电池充放电机械压力特性研究

软包锂离子电池在充放电期间因为锂离子的脱嵌使得电池表面产生形变进而形成机械压力。通过对软包锂离子电池施加一定预紧力后进行正常与滥用的充放电试验研究,揭示电池表面机械压力的变化特性规律。结果表明：在正常充电阶段,电池表面机械压力逐渐增大,在正常放电阶段,电池表面机械压力是一个逐渐恢复的过程;在滥用的过充电与过放电阶段,电池表面机械压力均表现出先缓慢增大后迅速增大(dF/dt■0)的现象。针对过充电和过放电电池表面机械压力迅速增加的特点,进一步基于滥用特性提出锂离子电池热失控预警电压的确定方法和锂离子电池放电截止电压的确定方法,为软包锂离子电池的安全性设计和电池管理系统中过充电、过放电提供理论依据与方法指导。     

基于多物理过程约束的锂离子电池优化充电方法

锂离子电池在快速充电过程中极易触发内部过热,并加速寿命衰退,因此在确保快速充电的同时主动约束锂离子电池重要中间物理状态具有重要意义。因此,提出一种基于多物理过程变量约束的电池快速充电方法。建立电-热-老化综合模型,并在典型充电场景下进行电热模拟精度验证;在此基础上,设计基于模型的荷电状态与内部温度估计方法,兼顾充电速度、温度约束与寿命衰退抑制,设计基于模型预测控制的快速充电策略。试验验证结果表明,所提出的充电策略能主动限制电池内部温度始终低于预定阈值,在相似的充电速度前提下,所提出的充电策略相比优选的恒流恒压充电法具有更低的寿命衰减速率,两者200次快充-放电循环的容量衰减分别为2.12%和4.88%。所提出的快速充电策略基于模型预测控制方法实现了电池内部状态的有效约束,综合提升了锂离子电池充电过程的快速性、安全性和耐久性。     

一种实用太阳能充电器的研制

研制了一款太阳能充电器,由于太阳能电池板的电压波动较大,为了提高转换效率,利用Buck变换器降压后,作为充电管理电路的输入;根据电池电压,充电管理电路可对电池进行预充电、恒流、恒压三阶段充电,并可以根据光照强度调节充电电流大小;实验结果表明,该充电器的转换效率高达80%,可在1.5～2.5 h内完成单节锂电池充电。     

无人机锂电池组平衡充电技术的研究

针对无人机用锂离子串联电池组充电结束时各单元电池电压的一致性问题,对传统锂离子串联电池组充电均衡方法进行了研究,对有损均衡充电方案和无损均衡充电方案进行了归纳,分析了传统有损均衡充电方案和无损均衡充电方案的利弊,提出了一种基于DSP TMS320F28035以及光继电器开关实时选通浮地采样方案的均衡充电方法,利用实验样机对锂离子串联电池组进行了充电测试。研究结果表明:该均衡充电方案能实时监测充电电流和各单元电池电压,能够实现过压保护、过流保护、充电电流预置、放电存储模式、充电曲线预置等多项功能,充电均衡效果较好,充电结束时各单元电池间电压差不超过10 m V。     

创新前沿

正新结构电极:电池充电缩短至10分钟美国加州大学河滨分校伯恩斯工程学院科研人员近日研制出一种用硅材料装饰的锥形碳纳米管立体集成结构,用于锂离子电池电极之上,该结构可以将便携式电子设备的充电时间从数小时缩短到10min之内。锂离子电池是一种用于便携式电子设备     

电化学储能用锂离子动力电池充放电特性试验研究

为了研究储能用锂离子动力电池的充电容量特性和放电热特性,以15 Ah/3.2 V磷酸铁锂软包电池为研究对象,在不同试验工况下对电池单体进行充放电试验,分析了恒流-恒压充电阶段电池充电容量与充电倍率、充电截止电压及充电环境温度之间的关系,以及恒流放电阶段不同倍率、不同温度下电池的温升特性。研究结果为后续电池组的充电一致性和电池组热管理技术开发提供了可靠的数据基础。     

蓄电池快速充电技术

铅酸蓄电池是应用最广泛的一种蓄电池。常规的充电方法充电时间过长(一般初充电为70～100h,国外已缩短至5～10h;复充电10～20h,国外少于1.5h),充电效率低,所以研究蓄电池的快速充电有重要的经济价值。     

科学家开发实验性碱金属——氯电池

正据外媒New Atlas报道,斯坦福大学的科学家们在实验一种有几十年历史的一次性电池结构时,开发出了一种新版本的电池,它不仅可以充电,而且其容量是目前锂离子解决方案的6倍左右。这一突破取决于设备内挥发性氯气反应的稳定化,并且有朝一日可以为一次为智能手机供电一周的高性能电池提供基础。     

锂离子电池快速充电的应力调控

难以同时实现高充电速度和长循环寿命，已成为当前锂离子电池快速充电技术的主要问题。从快速充电时电池劣化的内在机制入手，以正极活性颗粒扩散诱导应力为抓手，提出了锂离子电池快速充电的应力调控方法：在充电开始后短时间内使活性颗粒的扩散诱导应力迅速达到强度，并在随后充电过程中使扩散诱导应力保持在强度值。进一步地，为解决应力调控充电方案初始无限大电流的问题，提出了包含初始恒流阶段和应力调控阶段的恒流-应力调控充电方案。通过与传统恒流充电、升压充电和指数电流充电方法对比，提出的快速充电应力调控方法能有效实现充电速度、峰值应力和可用容量的最优化平衡。     

基于有限差分法的二维锂离子电池电热性能模拟

当前世界对清洁能源的需求日益增大,其中锂离子电池有高能量密度、高工作电压、低自放电以及高稳定性等优点,是满足清洁能源要求的原料之一。由于电池失效或者过热现象都会产生起火等灾难性后果,因此预测电池的电热特性具有重要的意义。建立锂离子电池二维数学模型,利用电学模型的泊松方程以及热学模型的热传递方程,基于有限差分法模拟了锂离子电池在充电过程中的电热性能,分析了锂离子电池的电势密度、电流密度以及温度场分布,为锂离子电池的设计应用提供理论依据。     

2021年全球十大突破性技术发布(四)

4、锂金属电池电动汽车销售面临着尴尬处境:它们相对来说价格较贵,而且再次充电之前仅能行驶几百公里,充电过程需要很长时间,比停车加油花费的时间更长,所有这些缺点都与锂离子电池的局限性有关。目前,资金雄厚的硅谷初创公司QuantumScape表示,他们已研发一种锂金属电池,可以让电动汽车更受大众消费者的欢迎。     

某三元材料锂离子电池低温性能研究

为研究三元材料锂离子电池的低温性能,以国内某公司生产的37Ah三元材料锂离子电池为研究对象,对不同环境温度下三元材料锂电池充放电电压、内阻及容量等性能进行研究。研究结果表明,当环境温度低于0 ℃时,三元材料锂离子电池端电压、内阻、容量等性能均会出现不同程度的下降;环境温度低于-10 ℃,充放电电压曲线均呈现非线性变化,内阻变化较剧烈,严重影响电池寿命;环境温度低于-20 ℃时,无法进行大倍率放电;环境温度低于-30 ℃,大小倍率放电无法进行,充电容量大幅度下降。     

杜邦公司推出可使电力提高15％-30％的电池分离器

美国杜邦公司于日前宣布，推出纳米纤维聚合锂离子电池用新的分离器，该分离器可提高锂离子电池的性能和安全性。杜邦公司Energain电池分离器可使电力提高15％-30％，延长电池寿命长达20％，并通过提高电池在高温下的稳定性而改进电池的安全性。     

动力电池管理系统核心控制策略开发

插电式混合动力汽车具有电池荷电状态(SOC)使用范围大、整车的工作模式多、用户使用情况复杂等特点,且磷酸铁锂的电池单体电压曲线相对于三元材料的锂离子电池单体曲线更加平坦,低温充电能力差等,因此对锂离子动力电池管理系统的核心功能和性能提出了比纯电动汽车和混合动力汽车更高的要求。开发基于AH积分和静置后上电电压修正以及车载充电机充电修正的SOC估算策略;测试充放电许用功率曲线,开发了动力电池故障、低温低电量下充放电许用功率估算策略。目前东北示范的某型号汽车均采用了此控制策略,整车在各种不同复杂工况、工作模式和高、低温环境条件下运行状态良好,保持较低的动力电池故障率,能够满足示范运营的要求。     

动力电池组变速率均衡方案设计

提出一种采用附加充电模块对电池组进行变速率均衡充电的解决方案:系统由主充电模块和附加充电模块对电池组进行共同充电,由电池管理系统主动调节各单体电池的附加充电电流,改变各单体电池的实际充电速率,实现对电池组的均衡充电。实验结果表明,采用该方案,20节串联的锂电池组充电结束后单体电池之间电压差值缩小了3倍,弥补了电池组的水桶效应,达到均衡充电的目的。