锂离子电池热特性及液冷散热研究

针对一款方形硬壳锂电池,首先进行放电温升实验研究电池的热特性.然后设计了一种具有蛇形流道的微通道液冷板,结合电池的生热特点布置电池与液冷板,并利用COMSOL软件模拟研究了不同冷却工况对电池散热性能的影响.结果 表明:随着放电倍率增加电池热效应迅速增强,2C放电时电池最大温度和最大温差已经超出允许范围;蛇形流道微通道液...     

电池热管理系统散/加热特性研究及保温安全设计

目的 研究电动汽车高/低温工况下锂离子（Li–ion）电池散/加热所需时间,完善电池热管理系统（BTMS）的保温与安全设计。方法 通过瞬态仿真分析微通道耦合微热管（MC耦合UMHP）式BTMS作用Li–ion电池组散热过程的动态特性,并在该BTMS结构上增加电加热辅助设计,考虑到Li–ion电池组在超低/高温工况运行时的各种不利条件,对MC耦合UMHP式BTMS增加保温与安全设计。结果 在流速为3 m/s时,MC耦合UMHP式BTMS作用Li–ion电池组从初始温度314 K降温至目标温度303 K所需的时间仅为135 s,在Li–ion电池组初始温度为258 K时,加热时间近258 s,在各种工况下进行散/加热仿真实验中Li–ion电池组的最大温差始终小于5 K。结论 MC耦合UMHP式BTMS对Li–ion电池散/加热所需时间少,换热效果好,温度均衡性好。     

基于过冷相变材料热开关的锂离子电池热管理系统

针对动力电池热管理的问题,提出一种耦合过冷相变材料六水合氯化钙和热开关的新型温控热开关装置。以18650圆柱型锂离子电池为对象,应用热开关装置并基于数值方法对其冷却和保温效果展开研究。装置基于过冷相变材料的体积变化特性提供机械热开关动作能力,与相变材料过冷现象结合进一步提高温控能力。分析结果表明,与无热开关的温控方式相比,过冷相变热开关温控使电池在5C高倍率放电结束时的最终温度下降了1.61℃,在外界环境温度-20℃时,过冷性相变热开关温控使电池温度管理时间延长了660 s。     

金属热还原法制备锂离子电池纳米硅材料的研究进展

锂离子电池作为一种绿色环保的储能器件,在许多领域得到了广泛应用,如手机、笔记本、摄像机、医疗器械等便携式电子器件以及新能源电动汽车等.特别地,随着社会的进步、人类的发展,能源枯竭、石油危机、汽车尾气排放等问题日趋严峻,新能源动力汽车异军突起,而锂离子电池作为动力电池的最优选择,其能量密度的提升对推动新能源动力汽车领域的发展具有重大意义.锂离子电池电极材料是限制其能量密度的关键因素.目前,锂离子电池所采用的负极材料为石墨,其理论比容量仅为372 mAh/g.在众多新型负极材料中,硅材料因具有4200 mAh/g的超高理论比容量而备受研究者瞩目,但是硅材料自身存在导电率低、体积膨胀大、结构不稳定等问题,导致其电化学性能不佳.研究者们主要通过将硅材料纳米化来提高其结构稳定性及循环稳定性.当前,纳米硅材料的制备方法主要有化学气相沉积法、等离子蒸发冷凝法及机械球磨法,但是普遍存在对设备要求条件苛刻、制备成本高、流程复杂等问题.实现纳米硅的短流程、低成本制备,对于推动硅基负极,特别是硅碳复合负极的商业化应用具有重要意义.本文重点综述了基于金属热还原特别是镁热还原法制备的纳米硅在锂离子电池中的研究进展,分析了采用金属热还原制备纳米硅的技术优势,总结了近年来镁热还原制备的纳米硅基负极材料的性能,展望了金属热还原技术低成本制备纳米硅材料的发展前景.     

纯电动汽车冷媒直冷电池热管理系统的实验研究

针对电动汽车动力电池能量密度逐渐上升及快充过程中电池发热量大的问题,本文提出采用蜂窝型单面吹胀铝板作为电池冷板的一种新型冷媒直冷电池热管理系统,充分利用制冷剂在流道内的高沸腾传热潜热处理动力电池热负荷。为了研究此冷媒直冷热管理系统的运行性能,构建了新型直冷系统的实验测试装置,并在UDDS标准工况下进行实验研究。测试结果表明:在6 k W下的最大设计发热量下,系统在150 s左右可快速响应热管理需求,具有较快的温度响应特性;电池冷板表面平均温度可控制在15～20℃的最佳温度区间,并达到温差小于4℃的良好均温性,且系统COP稳定在2. 8以上。     

锂离子电池热失控机理及安全提升策略研究进展

随着新能源车爆发式增长，动力锂离子电池需求量快速扩张，作为电动车的能源载体，锂电池的安全性不容忽视。据统计，新能源汽车80%的故障来源于动力电池，随着新能源汽车的愈发普及，其安全性问题越来越受到市场关注。针对锂电池热失控事故产生的原因，本文将从锂电池的热失控的机理(包括外部原因和内部原因)、应对策略进行分析，并对锂离子电池的安全性改进提出相应对策，为设计高安全性锂离子电池提供了一定的理论依据。     

基于相变材料的电动汽车电池热管理研究进展

锂离子电池作为电动车的动力核心,其性能和安全性直接关系到整车质量和行驶里程.电池的充放电性能和循环寿命受到温度的影响.本文简要介绍了电池发热机理和温度对电池性能的影响,主要综述了基于相变材料的电动汽车电池热管理技术的应用和发展.从材料角度,文中列举并分析了具有合适相变温度的PCM的潜热、导热系数等热物理性质,结论是:有机材料在满足潜热和相变温度的同时,还具备优异的成型性,而其较一般的导热性能和机械性能可通过添加改性剂来增强和优化;从装置角度,基于相变材料的热管理模块可以在被动模式下实现电芯间更均匀的温度分布、较小的温度波动和较低的能耗,而与传统的空冷、液冷方式结合后,混合热管理系统显示出更好的协同效果.目前,有关集成相变材料的电池组实验研究仍较少,但已有的计算流体动力学研究表明,借助相变材料,电池温度性能得到了优化和完善.最后分析了该新型热管理技术的发展瓶颈、可行的解决方案和未来研究方向.     

电动汽车空调与电池热管理系统设计与验证

随着世界各国对环境问题的日益重视,纯电动汽车已受到广泛青睐。纯电动汽车也日益普及并且得到了越来越多消费者的认可,但是用户对车辆的充电时间和续航里程更为关注,而车辆的充电时间和续航里程很大程度上受限于电池热管理,本文讲述了某车型纯电动汽车电池热管理系统的设计和试验验证过程,凸显了电池热管理对纯电动汽车的重要性。     

动力锂离子电池隔膜的研究进展

从孔隙率、浸润性、强度、热尺寸稳定性、热关闭温度和热熔化温度评述了锂离子电池隔膜的研究进展,认为平衡并同时提高隔膜的性能和安全性是动力锂电池隔膜重要的研究方向。目前,采用接枝官能基团以及添加亲水物质的方法可以改善膜的浸润性;不同熔点的聚合物复合以及采用高结晶度聚合物均可改善隔膜的热关闭温度和热熔化温度。采用一种多孔基体材料,如无纺布或电纺纤维作为增强基体,可以保证膜的强度、尺寸稳定性和热熔化温度;采用其它的聚合物作为成孔材料,可以改善膜的孔隙率和浸润性,是同时提高隔膜的性能和安全性的有效手段。     

锂离子电池仿生树状通道液冷板数值优化

目的 将锂离子电池在5C放电倍率、环境温度298.15 K的工作条件下的最大温度和温差控制在适宜范围内。方法 在锂电池两侧插入带通道的仿生树状液冷板,建立电池模块液冷散热模型。首先验证液冷数值模型的准确性,然后通过正交试验设计研究分支流道角度、入口流速、分支流道宽度和液冷板厚度对冷板散热性能的影响,并通过极差分析对4种影响因素进行重要程度排序,确定最佳的参数组合。结果 经优化后,锂电池的最高温度为302.4 K、温差为3.4 K,满足设计要求,但冷却剂在流动循环过程中存在泄漏风险。结论 提出的树状液冷板满足锂电池热管理性能的要求,优化后电池模块的表面温度在安全范围内,同时电池的温度均匀性显著提高。应选择导热系数高的冷板材料,并注重冷板结构设计,防止冷却剂泄漏。     

锂离子电池热稳定性添加剂的研究进展

介绍了锂离子电池燃烧或爆炸的起因和热稳定性添加剂的作用机制,综述了锂离子电池热稳定性添加剂的研究进展,探讨了解决热稳定性添加剂对锂离子电池负面影响的方法,同时展望了其研究开发方向.     

电动车锂离子电池的材料问题

简要介绍了我国电动车的开发现状, 指出了发展电动车的瓶颈是电池；阐明了锂离子电池对发展电动车的作用，特别强调目前的关键是研发适于电动车的锂离子电池材料；简述了作者的实验室在电动车锂离子电池关键材料研究方面的最新进展。     

锂离子电池锡基负极材料的研究进展

简要介绍了锂离子电池负极材料的发展历程,详细综述了受到广泛关注的锡基负极材料的发展现状.从锡基氧化物、锡基合金、锡基复合物等几方面总结了锡基材料现阶段研究的状况、存在的问题及研究方向,展望了锡基负极材料的前景,指出其具有向纳米级、复合物材料方向发展的趋势,有望成为高效的新一代锂离子电池负极材料.     

锂离子电池用微孔型聚合物电解质的研究进展

对新一代锂离子电池,特别是动力型电池用微孔型聚合物电解质膜材料的制备方法以及几类典型的聚合物电解质膜的特点进行了归纳和总结;比较了这一领域里萃取法、倒相法和直接造孔法的技术与工艺特点;用材料在实际电池中的机械强度、吸液率、耐高温性能、导电性能和电化学窗口宽度等指标考察了3种主要类型--单相型、两相型和复合型微孔聚合物电解质的各自优势与缺点;对微孔聚合物电解质的研制前景和开发趋势进行了展望.     

锂离子电池C-Sn-金属复合负极材料的研究进展

综述了锂离子电池碳材料与锡基合金复合材料的发展现状,总结了C-Sn二元复合材料的主要种类,并分析了它们作为负极材料的电化学性能特点;同时阐述了C-Sn-金属三元复合材料的发展,这种复合材料结合了碳材料的循环稳定性和合金材料的高比容量的优势,是具有发展前景的新型锂离子电池负极材料。     

磷酸盐系锂离子电池正极材料的研究进展

分别介绍了可以作为锂离子二次电池正极材料的几种磷酸根聚阴离子过渡金属锂盐的研究近况,着重分析了磷酸亚铁锂和磷酸钒锂的现状.LiFePO4为橄榄石结构,具有较高开路电压、高理论容量、电压平台稳定、环境友好等优点,但电子导电率和离子传导率低制约了它的应用,介绍了解决磷酸亚铁锂两低问题的方法;磷酸钒锂为NASCION结构,理论容量比磷酸亚铁锂高,具有一定的研究价值,介绍了磷酸钒锂的制备方法,认为磷酸钒锂最主要的问题是稳定性不高.指出当前锂离子二次电池正极材料应该加快磷酸亚铁锂的工业化进程,加速磷酸钒锂的研究步伐,同时不放松其他更新正极材料的开发.     

微锂电池用LiCoO2薄膜研究进展

本文简述了LiCoO2在粉体和薄膜中晶体结构与电化学性能；详细介绍了钴酸锂薄膜的制备方法并评述了不同合成方法、制备条件对钴酸锂薄膜结合强度、结构、形貌及电化学性能的影响，指出脉冲激光沉积法是一项值得深入研究的钴酸锂薄膜制备技术。     

锂离子电池用正极材料LiFePO4的改性研究进展

从LiFePO4的晶体结构和物理性质出发,分析了该材料所特有的优越性以及存在的不足,总结了近两年各种改性方法所取得的一些进展,重点阐述并分析了通过引入介孔结构的改性方法所取得的成果,在此基础上对今后改性研究的发展趋势提出了展望。     

膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及热管理性能

石蜡作为相变材料(PCM),膨胀石墨(EG)为导热增强剂,制备不同EG含量的膨胀石墨/石蜡(EG/PCM)复合材料。采用瞬态热线法测量样品的导热系数;把EG/PCM应用于锂离子电池热管理,研究不同EG含量的EG/PCM热管理性能;采用ANSYS软件分析EG/PCM的导热系数对锂离子电池热管理的影响。结果表明:EG的加入大幅度提高了PCM的导热系数,EG含量≥9%时,EG/PCM的导热系数呈各向异性;锂离子电池表面温度随EG含量增加而减小,EG(12)/PCM(88)表现出优异的热管理性能;适当地提高EG/PCM的径向导热系数,有利于提高它的热管理性能。