车用锂离子电池一致性分选方法研究

电动汽车发展对锂离子电池安全性、能量密度、寿命和可靠性均提出了更高要求.电池一致性是影响其性能的重要因素,模组内电池单体越多,一致性问题越突出.通过对神火锂离子电池进行充放电试验,分析其放电过程中容量、能量、内阻3个关键参数的变化,并利用多参数分选方法提出容量、能量、内阻的综合评价指标函数,结合权重分析指标选取能量随时...     

一种基于聚类算法的梯次利用电池串联成组方法

纯电动车车载锂离子动力电池均是成组应用,电池单体之间存在容量、内阻和电压等多个参数的差异,如何筛选成组成为一个关键性问题。对世博会大巴车退运电池进行了容量、内阻等测试,随后使用聚类算法对退运电池串联成组,其中电池筛选指标采用了最大可用容量、欧姆内阻、极化内阻和平台电压。由于各指标之间的非相关性,使用定性与定量相结合的层次分析法计算出各个指标之间的权重。对相关数据归一化并加权处理后,使用K均值(K-means)聚类方法进行聚类分组,对选定电池进行重新成组。使用实物试验的方式对成组后的模组进行测试,采用容量利用率评价模组的一致性,验证了成组方法的可行性和有效性。     

锂离子电池循环寿命研究综述

循环寿命是衡量锂离子电池的重要指标之一,其影响因素是多方面的。对近年来锂离子电池在循环寿命方面的研究进行综述,重点阐述了循环寿命的影响因素,包括电池材料的老化衰退、充放电制度、温度以及单体一致性等。另外,简单介绍了锂电池循环寿命的预测方法。     

电池模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征

电池放电电压曲线包含电池所有状态信息,研究模组放电电压曲线簇,对模组一致性分析具有重要意义。通过研究模组放电电压曲线簇,提出一种模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征方法:综合考虑电池Rint等效电路和热累积、容量衰减、库仑效率以及内阻增长等效应,构建多维参数的电池数学模型;在此基础上提出一种基于变换矩阵的模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征方法;结合所构建的电池模型和所提的表征方法,基于Matlab/Simulink搭建四节单体串联模组的仿真模型,研究随着充放电循环次数的增加,模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征特点;最后从电池模组容量衰减角度,对所提表征方法和所得仿真结果进行了验证。结果表明,所提表征方法可有效地反映模组一致性影响因素的特征,为后续模组一致性分选等提供参考依据。     

退役磷酸铁锂电芯性能研究

一致性分选是退役电池梯次利用的关键技术之一.本文以15A·h退役磷酸铁锂单体电池为研究对象,通过外部特征分析、容量测试、脉冲充放电测试来研究电池的内部及外部性质.研究结果表明,退役锂离子电池分选的第一步可通过外观检查进行初步快速筛选.对于退役电池实际容量的标定,按标称容量的80％来定义充放电电流I3,得到的退役电池实际容量更准确.脉冲放电电压是判断电池一致性的一个重要指标,可作为锂电池快速分选的特征指标.最后选出了电池健康度(SOH)在80％以上、脉冲放电电压在2.7V以上的电池作为工况良好的电池.     

锂离子动力电池应用于纯电动物流车的研究

从电池一致性、连接一致性和散热理论三个方面对小容量锂离子动力电池进行了理论研究,并对4个电池模组样品进行循环性能和耐振动性能测试。研究结果表明,小容量圆柱形锂离子动力电池具有良好的特性,200次充放电循环以后,样品B的放电容量为67.789 Ah,容量保持率为98.48%,样品B和C具有很好的连接可靠性。     

磷酸铁锂锂离子电池模组过放电失效分析

以方形铝壳磷酸铁锂(LiFePO_4)正极锂离子电池为对象,研究LiFePO_4动力电池组在使用过程中的过放电行为。通过单体及模组的过放电测试、扣式电池的循环伏安测试,还原动力电池组在实际使用过程中出现的失效状态,表明LiFePO_4在电压大于0的过放电会加速容量衰减。这种衰减导致串联模组在使用中产生容量差,容量较低的电池在模组正常的充放电区间内将过放至电压小于0,导致电池失效析铜。     

锂离子电池管理系统研究

电动汽车最需要解决的问题之一是锂离子电池管理的问题。针对锂离子电池在充放电过程中出现的过充电、过放电以及锂离子电池组在串联使用过程中出现单体锂离子电池电压不一致的现象,设计了锂离子电池管理系统,能够对锂离子电池过充电、过放电进行保护,并均衡单体锂离子电池电压。     

软碳负极材料锂电池在储能电站应用研究

为了分析软碳负极材料锂电池用作储能电池的优势,首先利用电化学工作站对单体电池基本动态性能进行实验测试,然后利用集装箱储能系统对储能电站工作特性进行实验测试。实验结果表明,单体电池在3C放电时,放电电压可以保持2.5 V以上,3C放电容量为37 611 mA·h,放电比率可以达到77.17%。电池充放电内阻相对较小,电池具有较高的充放电效率。储能电站电池模组在充放电过程中簇电压曲面平滑升降,电池的充入容量均值为50.45 A·h,标准差为0.75,放出的容量均值为49.60 A·h,标准差为0.82,各单体间温差较小,充放电温度变化一致性良好。因此,软碳负极材料锂电池单体具有优异的充放电性能,同时该电池串并联使用时一致性良好,满足作为储能电池的设计要求。     

锂离子电池组合前后的特性研究

为更好地使用锂离子电池组,更精确地估算电池的荷电状态(SOC),对锂离子电池组合前后进行了常温4.0 A充放电、常温7.5 A放电、-20℃下4.0A放电以及55℃下4.0A放电等实验测试.实验结果显示:锂离子电池成组后的充放电特性有所下降,电池组总容量下降为单体电池的90%左右,SOC偏低,工作电压的下降速率在放电末期急剧上升,可达平台区的50倍.对电池组的一致性进行了分析,得出锂离子电池成组时应充分考虑单体电池的一致性;在估算SOC时,采用电池组参数和单体电池参数相结合的方式.     

锂离子单体电池筛选方法的研究

装配了钴酸锂-碳软包装锂离子单体电池,测试了电池3A放电容量、满荷电态50天贮存期的自放电率以及不同贮存时间后电池开路电压的压降。对测试数据进行综合分析,建立了简单、有效的锂离子单体电池的筛选标准和顺序。     

锂-二氧化锰单体电池筛选方法的研究

单体电池的一致性直接影响成组后电池组的性能。影响单体之间一致性的因素主要有:电压、内阻和容量。通过对同一批次生产的锂-二氧化锰单体电池不同贮存期开路电压变化和内阻差异进行统计、分析,单体不同倍率的负载能力测试以及实效验证实验,确定了锂-二氧化锰单体电池的筛选方法和顺序。     

基于电感储能的新型锂离子电池组C2C均衡电路

串联锂离子电池组由于电池制造工艺、电池工作环境不同等原因,在多次充放电后单体电池之间荷电状态(SOC)和电压存在不一致性。针对串联锂离子电池电压不一致性问题,提出一种新型基于电感储能的锂离子电池组C2C均衡电路,利用电感将能量从电压高的电池单体转移到电压低的电池单体,实现任意两节电池单体之间的电压均衡。该电路具有体积小、均衡速度快的优点。实验结果表明,该均衡电路可以减小锂离子电池组的最大电压差,实现电压均衡。     

触发位置对锂离子电池模组热扩散特性的影响

针对锂离子电池热扩散问题,以18650三元锂离子电池为研究对象,搭建了模组的热扩散模型,研究了模组中不同位置单体触发热失控后对整个模组热扩散的影响.基于锂离子电池热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池在绝热条件下的热失控模型,并通过设计相应试验验证模型的准确性,仿真结果与试验结果吻合较好.以单体电池热失控模型为基础,搭建模组热扩散模型,研究了模组中不同位置单体触发热失控对模组热扩散的影响.结果表明:中心位置单体触发热失控,热失控行为呈放射状向周围扩散,且每次都是两个单体电池一起发生热失控,在40 s左右,模组一侧的电池全部达到热失控触发温度;边缘位置单体触发热失控,热失控行为依次向周围扩散,且每次只有一个单体发生热失控,大约50 s的时间,模组一侧的电池全部达到热失控触发温度.最后,基于热扩散模型研究了不同隔热材料对模组热扩散速率延缓的作用.     

磷酸铁锂锂离子电池自放电筛选方法

分析0%荷电状态(SOC)下磷酸铁锂(Li Fe PO4)单体锂离子电池在25±2℃下搁置时开路电压的变化,发现第7 d开路电压低于第2 d的电池,月自放电率大于3%,第7 d开路电压高于第2 d的电池,月自放电率小于3%。根据开路电压变化率,对自放电率作进一步分类,可快速地对单体电池进行筛选、配组,有利于提高单体电池的一致性。     

高比能锂离子电池模组热扩散行为仿真研究

针对锂离子电池热扩散防护问题,以50 Ah三元锂离子电池为研究对象,搭建了加热条件下锂离子电池模组的热扩散模型,研究了不同隔热材料和对流换热系数对锂离子电池模组热扩散行为的影响。基于锂离子电池的热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池热失控模型,模型误差小于6%。以单体电池热失控模型为基础,搭建了5个电池并联的电池模组热扩散模型,并设计相关试验验证了模型的准确性,仿真结果与试验结果相符。利用热扩散模型研究了隔热材料和对流换热系数对电池热扩散行为的影响。结果表明:隔热材料的导热系数越大,模组中第1个电池触发热失控的时间越长,电池模组发生热扩散的时间越短,热失控延滞期减小;对流换热系数越大,电池模组发生热扩散的时间越长,热失控延滞期增加。     

基于单体一致性对动力锂电池性能的影响研究

限于锂电池单体的电压和容量,需将它们并串联形成电池组使用。动力锂电池组性能取决于单体电压、内阻、容量和SOC一致性。单体不一致性对电池性能有较大影响。充放电特性曲线能较真实地反映电池的特性和使用过程中的一致性。需要通过电芯制造工艺控制、配组过程优化及采取电池均衡管理策略提高单体一致性。     

锂离子电池充放电性能的检测与分析

充放电性能的检测是锂离子电池检测的一项重要考核指标。主要介绍了锂离子电池充放电性能检测的原理、内容、步骤和要求。通过对锂离子电池充放电性能的严格检测,有助于掌握并有效利用锂离子电池的工作机理。     

动力锂离子电池串并联仿真技术研究

由于不一致性问题和短板效应的存在,动力锂离子电池串并联成组后性能会比单体进一步降低。以新电池筛选以及旧电池梯次利用为背景,选取电学模型分析了储能系统用大容量锰酸锂电池和磷酸铁锂电池的模型状态参数,并通过等效电路的微分方程建立了单体电池和串并联电池组的计算机仿真模型。为验证仿真模型精度以及分析串并联仿真结果,分别对不同内阻分布、荷电状态分布和单体容量分布的筛选结果进行倍率充放电实验,研究了单体电池参数不一致程度和串并联连接方式对电流不平衡度的影响。本文提出的串并联仿真方法为评估动力电池组和储能系统的性能提供了重要手段。     

约束外压力与锂电池循环初始状态的关联性

模组循环过程中导致的单个电池的体积变化,会不可避免的影响临近电池的受力状态,即单个电池在模组中所受到的约束是一个不可忽略的因素.本文研究了锂离子电池在约束外压力条件下充放电过程中的受力情况及影响因素.本文采用了外压力传感器和充放电测试柜测试电池循环过程中的外压力变化.结果显示,锂离子电池充放电过程中实际受力与电压变化趋...