高能锂离子电池电极

纳米构造的电极以及活性材料（如锂、镍以及锰等材料）的使用将使得电池的体积大为缩小，并应用到便携电子设备和电动车辆上。法国研究人员已经制造出锂离子电池的电极，不论从重量还是容量来看，其蓄能表现都数倍于传统的电极。这种新的锂离子电池的电极可以帮助使得手机或笔记本电脑的体积大为缩减，而且通过一次充电可以使这些电子设备拥有更长的电池续航能力。更有甚者，用于制造这些电极的这一纳米技术方法为新材料的构造提供了一种简单而廉价的方式，可以用来开发出下一代的电池，用于插入式混合动力车和全电能交通工具。     

锂离子电池电极预锂化技术工程化进展

能量密度的提升是目前锂离子电池性能研究的重点方向之一,开发新型高比容量的正负极材料是解决这一问题的有效途径。但由于其首次库伦效率低、循环稳定性差,影响了这些新材料的推广应用。电极的预锂化技术则提供了一种高性价比的解决方案,具备短期内工程化的可行性。文章介绍近年来主要的几种电极预锂化技术及其在行业内的工程化应用进展情况,并展望了该技术的未来发展方向。     

锂离子单体电池热特性仿真分析

在电动汽车行驶时,电池组持续发热,电池组内部会集聚大量的热,从而导致电池的工作温度超过正常范围,造成了一定的安全隐患。鉴于此,选取了一种电动汽车常用的锂离子电池组作为研究对象,对其单体锂电池热特性进行了仿真分析,并探讨了其散热性能。结果表明:锂离子电池最佳工作温度为298～313 K,并且单体放电倍率为2C时,就达到了电池温度的工作极限范围,需要进行快速散热处理。     

全钒液流电池双极板流道的建模及其优化

在传统流道的基础上,对全钒液流电池的双极板流道进行了两次优化。通过采用数值模拟方法对双极板流场进行分析研究,并根据分析结果,将优化的流道结构与传统的流道结构进行比较。结果表明,优化流道后的的性能高于常用的两种传统流道。     

锂离子电池套管加热工艺及加热故障研究

利用有限元分析软件ANSYS对某锂离子电池套管加热工艺及加热故障进行了数值模拟研究,并对胶管进行了加热收缩试验研究。结果表明,加热时胶管的温度都是由胶管中部向两端逐渐降低;随着加热温度的升高,胶管的温差逐渐增大;合理的加热温度范围为(130~210)℃;加热故障不仅会导致胶管受热收缩质量不合格,而且会导致锂离子电池因温度过高而被损坏,甚至发生燃烧和爆炸;模拟结果与试验结果一致,表明所建立的胶管加热有限元分析模型是合理可靠的。     

圆柱形锂离子电池组强制风冷性能研究

随着新能源汽车的发展,动力电池成为纯电动汽车的核心技术之一.为使电池热管理系统对车用电池组温度的控制过程更加节能高效,采用合适的电池布置间距尤为重要.以26650圆柱形锂离子电池组为对象,通过Fluent仿真模拟了顺排与叉排两种布置形式下28mm、31mm、34mm、37mm、40mm五种电池间距对应的电池组强制风冷过...     

锂离子电池概述及正极材料研究进展

概述了锂离子电池的组成及工作原理,阐述了锂离子电池正极材料的研究进展。     

车用锂离子电池电化学-热耦合高效建模方法

精确的电池模型是车用锂离子电池系统状态估计和能量管理的基础.电化学机理模型用途广、精度高,是下一代电池管理系统的重点研究对象.然而,目前电池电化学机理模型建立过程中存在参数获取困难、依赖后期参数标定等问题.为此,提出一种大容量车用锂离子电池电化学-热耦合高效建模方法.将电化学机理模型的参数进行分类,对可测量/辨识参数(...     

锂离子电池自动套管加热机构的优化设计

利用有限元分析软件ANSYS对某锂离子电池自动套管专用设备中加热机构的温度分布进行了稳态数值模拟研究,以炉膛温度的均匀性为目标,通过正交试验方法对加热机构中加热管的安装尺寸进行了优化设计,并对最优加热机构进行了试验研究。结果表明,通过有限元分析手段对加热机构进行优化设计是可靠的;加热管的最优安装尺寸为:内侧加热管与胶管的水平距离为40mm,外侧加热管与胶管的水平距离为40mm,外侧加热管与电池底端的垂直距离为-15mm,内侧加热管与电池顶端的垂直距离为10mm。     

论新能源汽车锂离子电池的安全问题

介绍了新能源汽车中锂离子电池的安全背景,分析了锂离子电池的热失控问题,并从电池热管理系统、其它保护系统、电池内部结构改进等方面提出解决方案。     

锂离子动力电池组发热功率试验研究

锂离子动力电池的性能和寿命与电池热管理密切相关,而电池产热模型的建立是其热管理的基础。通过理论计算、试验测试和模拟分析对额定容量为50 A·h、额定电压为3.65 V的三元锂离子动力电池的充放电发热特性进行了研究。结果表明:Newman公式在电池发热功率计算中准确度较高,与试验测得发热功率相比误差为8.7%。将理论发热功率应用于模拟仿真后,模组最高温度与试验测得最高温度误差为9.5%,模拟结果可为锂电池的性能研究及热管理设计提供参考。     

基于电化学阻抗谱的锂离子电池等效电路模型参数辨识方法

针对常用的等效电路模型参数辨识软件在使用时需用户多次手动调整初始参数,不利于阻抗谱车载应用的问题,提出了一种无干预的等效电路模型参数辨识方法。根据电化学阻抗谱各特征成分与等效电路模型不同电路环节相对应的规律,通过分段拟合的方法自适应地获取阻抗谱拟合的初值,进而实现了等效电路模型参数辨识。通过解析不同老化状态、荷电状态、温度下的阻抗谱,发现该方法与常用参数辨识软件的结果保持一致,从而为阻抗谱在线应用提供了基础。     

车用电池包风道设计与仿真

介绍了锂离子电池自身的热特性对使用性能的影响,分析了当前的锂离子电池热包所需要控制的温度目标。在此基础上对具体的某电池包采用风冷的热管理方案,通过理论和仿真分析,对具体的电池包的风道进行初步设计。该方法可以为其他类似的热管理设计提供一定的参考。最后对现有锂离子电池包风道设计的不足之处进行总结并提出可能的改善目标。     

锂电池极片辊压机刚度分析与结构优化

在锂电池极片加工过程中,由于其高能量密度要求与涂覆材料力学性能存在矛盾,故需要根据极片所需压缩比严格控制辊压力的大小,而实际中,轧辊特性使两辊之间窄缝距离的直接测定不容易,因此难以通过物理样机试验的方式直接得到生产过程中辊缝与辊压力之间的关系。针对该问题,简化了辊压过程中的物理量,建立了整机和极片变形的数学模型,利用数学模型间接得到整机辊压力与辊缝变化之间的定量关系。采用仿真驱动设计的方式,基于响应面法和多目标优化算法得到整机的设计优化结果。测试试验表明,简化的数学模型可以数字化地描述辊压机的工作情况,便于指导生产中控制极片的制造工艺参数,同时基于响应面的设计优化提高了辊压机的设计生产效率。     

基于电热耦合模型和多参数约束的动力电池峰值功率预测

锂离子动力电池的峰值功率（State of power,SOP）直接影响电动汽车的加速爬坡性能以及回馈制动的能量回收能力,然而其不能直接测量,且准确估计十分困难。这源自于电池内部复杂的电化学特性,尤其是电池运行是一个电热特性相互耦合的过程,过高的充放电功率可能引起电池过热,进而导致电池寿命加速衰减甚至引发安全事故,因此,引入电池温度作为峰值功率的重要约束条件之一,综合电池温度、电压、荷电状态（State of charge,SOC）等多参数约束实现峰值功率预测。首先建立电池电热耦合模型,准确描述电池电、热动态特性;进而在多参数约束条件下预测电池峰值功率;最后,改进了电池热模型的参数辨识方法,并在不同温度环境和动态工况下试验验证电池建模和峰值功率预测方法的有效性,试验结果表明该方法可有效预测电池充放电功率,提高电池使用的安全性。     

麦弗逊悬架仿真试验与优化研究

建立某电动汽车麦弗逊悬架系统的虚拟模型,对轮胎横向滑移量进行仿真。对该悬架系统进行试验研究,测量轮胎的实际横向滑移量。仿真结果和试验结果之间的误差小于7%,说明该虚拟模型是精确的。以轮胎横向滑移量为目标函数,利用虚拟模型对该悬架系统的结构参数进行优化研究,结果表明在设计变量的取值范围内和约束条件下,目标函数存在着多个极值点,需要选择多个初始点进行优化,才能得到更好的结果。     

电子节气门控制策略研究

介绍了电子节气门系统的典型结构与工作原理,进行了非线性分析。根据所建立的数学模型,设计了3种控制策略进行仿真研究与分析。结果表明,PID控制策略简单、易于实现,但超调较大;模糊控制策略具有良好的跟踪性,但存在一定的滞后;滑模控制策略有着良好的鲁棒性和动态响应特性,能够使电子节气门系统达到较好的控制效果。     

削边电极电火花小孔加工仿真及试验研究

小孔加工是电火花加工的重要应用领域之一,然而,在实际应用中,我们发现随着加工深度的增加,材料去除率越来越低,加工速度也越来越慢,甚至无法加工,此外,小孔的形位精度越来越差,容易出现加工锥度,无法满足现代社会机械加工中高精度,高质量,高效率的要求。通过对削边电极的制备过程进行介绍,用不同直径的圆柱电极和削边电极加工不同厚度和不同材料的工件,改变加工电参数,比较加工速度的快慢;用Gambit建立仿真模型,用Fluent仿真软件研究削边电极和圆柱电极的速度场、压力场,并且对图像进行处理分析。     

锂/二氧化硫电池稳态法导热系数试验研究

导热系数是描述物体热物理性能的主要指标。文中介绍了锂/二氧化硫电池的导热系数测试方法,在前期测试工作的基础上加入了热补偿部件、水冷散热系统等改进措施。对锂/二氧化硫电池进行了未放电和完全放电后电池的测试。测试结果表明：文中介绍的导热系数测试仪器测量结果可靠,精度较高;与未放电电池相比,完全放电后电池的导热系数明显减小。     

[动力电池]基于电-热耦合模型的锂离子电池组热管理系统设计与优化

针对电池组放电过程各部位生热不均匀现象,研究了其生热机理,建立电池电-热耦合模型,得到电池单体电流密度及生热速率在电芯上的分布规律。基于该生热规律模拟电池模组在不同放电倍率下的温升,根据电池模组的热物性参数及冷却要求(电池模组温度控制在25~40℃,温差小于5℃)计算冷却水流速,并设计相对应的水冷结构。对比研究不同放电倍率、不同厚度导热板的电池模组仿真结果,得到最优导热板厚度(0.5 mm)。最后根据仿真结果对水冷系统进行优化,进一步减小了电池模组的温差。