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。     

动力锂离子电池热失控燃烧特性研究进展

频发的电动汽车火灾事故引起了对动力锂离子电池燃烧特性与火灾消防的日益重视。在动力锂离子电池起火燃烧演进的三阶段划分中,首先是外部滥用条件引发了动力锂离子电池内部材料化学反应的自我加速过程,随着化学反应放热累积和产气气体增加,导致在一定的压力下动力锂离子电池进入释放阀打开进入泄气过程,最后释放气在多种着火源引导下进入起火燃烧过程。事实上,在动力锂离子电池的热失控燃烧过程中,这三个阶段并非完全割裂,是一个复杂的并列发生现象。与传统的火灾相比,动力锂离子电池的燃烧有其特殊性,如燃烧受控条件涉及化学反应释放的热量、动力锂离子电池电能内短路后转化生成的热量、动力锂离子电池材料体系中的可燃成份、动力锂离子电池泄气中易燃气体组成等。综述动力锂离子电池热失控的演化进程、泄气的组分与浓度及毒性、动力锂离子电池单体和模组的燃烧放热量和放热速率以及燃烧过程的质量损失等燃烧特性、电池包的火灾蔓延特点与灭火剂筛选原则。针对动力锂离子电池火灾的机理及特点,总结现有研究中存在的不足、可能的改进措施以及研究尚未涉及的关键研究点。     

车用锂离子电池热管理系统研究

近年来,随着能源和环境问题越来越突出,锂离子电池驱动的电动汽车在缓解这些问题方面显示出了巨大的潜力和优势。与其他电池相比,锂离子电池具有比能量高、能量密度高、使用寿命长等优点。然而,受限于电池的工作温度,锂离子电池电动汽车发展面临巨大挑战。在高温环境下,锂离子电池可能会产生热失控,导致短路、燃烧、爆炸等安全问题。本文介绍了锂离子电池所使用的热管理方法,并对其优缺点进行了讨论和比较。同时,本文的最后,提出了锂离子电池的发展前景。     

锂离子电池剩余寿命在线预测

针对现有研究中的不足,提出一种改进的相关向量机模型对锂离子电池的剩余寿命进行实时预测。首先,利用锂离子电池容量数据和相空间重构技术,构造模型的训练集。其次,在传统的单核相关向量机模型上做出改进,采用多核核函数,从而提高相关向量机模型的泛化能力和剩余寿命预测的精度。此外,利用粒子群优化算法,自适应的确定多核相关向量机模型的最优参数组合。实验结果表明,相比单核相关向量机模型,本文提出的多核相关向量机模型能够更为准确的对锂离子电池的剩余寿命进行预测。     

电动汽车用锂离子电池热管理系统的研究

锂离子动力电池的能量密度较高,且具有长循环寿命特点,因而在电动汽车储能系统中得到了广泛应用。文章以微通道液冷式电池热管理系统为研究对象,深入探讨强化换热和强化结构体力学强度,以不断优化系统整体换热性能和结构强度,合理控制锂离子电池的温度,使电动汽车更具安全性和可靠性。     

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。     

退役动力锂离子电池老化特性及温度特性研究

为实现退役动力电池的梯次利用,以软包磷酸铁锂电池为研究对象展开了电池容量与循环的特性研究,通过实验分析电池老化的机理及其老化的本质原因,认为活性锂离子损失、电极活性物质损失和电池内部极化反应是电池老化的根本原因。将电池循环老化过程分为循环初期、中期和后期3个阶段,发现循环初期电池容量衰减速率较快,中期衰减速率最慢,后期急速衰减。实验发现电池温度与倍率电流呈正比关系。且不同老化程度的电池在2C倍率放电状态下与温度存在正相关规律,即随着老化程度的加深,电池内部副反应热、极化热等情况增多,电池放电时温度不断上升,且温度变化率加快,健康状态最低的电池温度变化率最高达0.127℃/s。     

锂离子电池电化学-热耦合模型对比研究

电池模型对电池系统的健康管理和故障诊断至关重要。随着电池技术的发展,电化学模型正成为研究热点。电化学模型由偏微分方程构成,计算复杂度高。模型数学重构和模型结构简化是两类降低复杂度的方法。不同复杂度模型的对比研究可为模型工程应用选择提供指导,然而现有研究多基于仿真数据且忽略了温度对电池电化学行为的影响。针对上述不足,通过理论分析、数值仿真和试验测试开展了电化学-热耦合模型的对比研究工作。基于理论与仿真分析,明确不同模型的误差来源;通过敏感性分析,提升了模型参数的辨识精度和效率;通过耦合热模型,考虑温度对电化学反应的影响,并在-10℃至45℃区间开展试验验证。结果表明,反应电流的均匀分布假设是简化模型的主要误差来源。该假设在低倍率条件下成立,在大倍率下将造成较大误差;耦合热模型来引入温度修正可有效提升电化学模型在不同温度下的精度;非简化的电化学-热耦合模型在不同温度和工况下均能保证高精度,端电压均方根误差小于25mV。简化的电化学-热耦合模型在小倍率工况下精度较好,但在低荷电状态和大倍率工况下将出现明显偏差,其最大端电压方均根误差超过50mV。     

锂离子电池热物性参数测量方法综述

锂离子电池的比热容和导热系数是电池热管理系统建模、仿真与控制的必要的热物性参数,是决定模型性能的关键因素。采用参数集总平均方法计算的电池热物性参数依赖电池的化学物理成份、机械结构、材料尺寸和制造工艺等,其准确性和适应性存在问题。通过文献调查,归纳总结锂离子电池的比热容和导热系数的测量方法及其影响因素。分析表明,电池比热容和导热系数常采用独立的试验进行测量,可分为标准仪器(程序)法和自制测量装置法,成本、复杂性、测量误差存在差异。电池比热容和导热系数受到包括电芯材料、形状、容量、SOC、SOH和温度等的影响,比热容与电池形状密切相关,而导热系数受到SOH的影响更严重。测量锂离子电池的热物性参数的方法应具有可重复标定、低成本、装置体积小、结构简单和影响因素充分考虑的特点。     

基于数据驱动的电池系统泛化SOH估计方法

准确可靠的电池健康状态估计是保证锂离子电池安全运行的关键,同时为失效预警提供参考。提出一种适用于电池单体和电池组的健康状态估计通用方法。首先,提出基于局部充放电数据的电池单体高效健康因子提取方法,保证健康因子和容量的高相关性和实现健康因子的在线可获取性。其次,提出考虑电池组容量衰减和不一致性的特征生成策略,利用主成分分析获取融合特征,利用双时间尺度滤波和电池组等效电路模型拓宽特征提取方法的应用范围。然后,基于高斯过程回归算法框架,考虑健康因子和容量衰减的整体关系和局部变化提出改进的高斯核函数提高估计精度和可靠性。最后,利用多个试验数据集验证算法在不同应用条件下的泛化能力。估计结果表明,对恒流放电工况的电池单体估计误差小于1.28%,在动态变温条件下电池单体估计误差小于1.82%;串联电池组的验证结果表明在各种应用场景下估计误差均小于1.43%。提高了电池系统健康状态估计的精度以及在广泛应用场景下的适应性。     

六自由度振动老化条件下锂离子电池的 衰退机理诊断与 SOH 预测

电动汽车锂离子电池会受振动与老化影响而加速衰减,为了诊断振动老化条件下的衰退机理,实现健康状态(SOH)预测,采取如下措施:首先,分析电池受振动影响的衰减结果;其次,辨识衰退模式,利用容量增量-微分电压(IC-DV)曲线对衰退模式进行量化,Z组结果为:活性物质损失(36.94%)、锂离子损失(35.12%)、电导率损失(1.9%);最后,将量化结果输入建立的GA-Elman模型实现SOH预测,结果误差保持在5%以内,满足电池管理系统(BMS)预测的要求。该研究为振动老化条件下锂离子电池的衰退机理诊断与SOH预测提供了依据,有助于BMS制定相关策略延长电池使用寿命。     

车用锂离子电池系统热蔓延试验与机理研究

动力电池的安全问题始终阻碍着电动汽车的推广,而热失控是安全问题的主因.锂离子电池在极端滥用条件下会发生热失控,同时热失控的能量会引发模组乃至系统的热蔓延.目前,单体热失控及模组热蔓延的机理被广泛研究,有关系统层级的热蔓延研究还较少.为研究电池系统热蔓延的机理,进行电池系统热蔓延试验.根据试验中系统热失控能量释放的剧烈程...     

空冷条件下锂离子电池散热特性的研究

以26650型磷酸铁锂电池为研究对象,利用FLUENT软件分别对电池单体在空气自然对流冷却和强制对流冷却条件下的散热特性进行研究,研究结果对电池包的设计有一定的参考价值。     

锂离子电池强制风冷热管理系统结构优化

本文针对18650锂离子电池建立了基于多风口的电池模块,并结合计算流体动力学(CFD)方法对模块结构进行了一系列优化.一方面探讨了进出口数量的变化对电池模块冷却性能的影响,与此同时也讨论了进出口的位置与尺寸的影响.结果表明,左右两侧进风底部两角落出风的进出口布局明显优于其它布局方式,且与基础模型相比最高温度降低8.25...     

锂离子电池极速自加热中的电-热耦合特性及建模

动力电池低温下充放电时存在严重析锂、内阻增大、容量骤降等现象,导致其低温应用时能量不足,性能衰退增速以及安全事故频发等问题.针对当前锂离子动力电池低温加热速度慢制约全气候应用的难题,发现电触发极速生热特性,开发了间歇式极速加热系统;设计出系统的加热试验方法研究极速生热行为,明晰加热频率、占空比以及初始电量对电池温升速率...     

锂离子电池负极材料的研究

随着时代的进步,能源与人类社会的生存和发展密切相关。持续发展是全人类的共同愿望与奋斗目标。矿物能源会很快枯竭,解决日益短缺的能源问题和日益严重的环境污染是对国家经济和安全的挑战也是对科学技术界地挑战,根据《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,我国计划用20年时间使新能源等七大战略新兴产业整体创新能力和产业发展水平达到世界先进水平,为经济社会可持续发展提供强有力的支撑。可见我国对新能源的重视已达到战略高度,而电池行业作为新能源领域的重要组成部分,已经成为全球经济发展的一个新热点。     

基于单片机的锂离子电池多用途电路设计

为解决小功率便携式照明系统功能单一性及智能化等问题,将单片机控制技术应用到驱动电路中。对锂离子电池充电电路、LED驱动电路、移动电源驱动电路、单片机控制电路4种电路结构的应用方式进行了分析,提出了基于单片机控制的锂离子电池多功能驱动电路的设计方法。在整体性能上对驱动电路具有照明、应急灯、SOS信号功能,同时针对为手机等数码设备充电或待机供电功能进行了评价,并进行了8.4 W便携式LED驱动器样品测试实验。试验结果表明,该驱动电路充电电路稳定、功能多样化、线性调整率小且系统工作稳定。     

空冷锂离子电池包散热特性的数值模拟研究

以36节26650型磷酸铁锂电池组成的电池包为研究对象,利用FLUENT软件对空冷电池包的散热特性进行分析,分别研究其放电倍率、环境温度、空气流速对电池包的平均温度影响和电池包内各单体电池温度偏差等问题,研究结果对电池包设计有一定的参考意义。     

锂离子电池正极材料的研究

能源问题与国家经济和安全密切相关,能源政策是关于国家未来的根本大计.根据中国政府网今年10月18日刊登的<国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定>;我国计划用20年时阃使新能源等七大战略新兴产业整体创新能力和产业发展水平达到世界先进水平.为经济社会可持续发展提供强有力的支撑.可见我国对新能源的重视已达到战略高度,...