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。     

轨道交通用钛酸锂电池不一致性研究

以搁置一年的钛酸锂电池单体及模块为研究对象,分别对不同荷电状态下搁置的单体和模块进行初始电压、剩余电量、充放电容量等参数的测试,得出单体电池电压及内阻分布;并采用容量增量分析法分析钛酸锂电池在浮充搁置状态下性能的变化,进而研究不一致性对长期处于浮充状态的辅助电源寿命及性能产生的影响。通过整箱电池的电压分布,结合OCV-SOC特性曲线,选出浮充的最佳电压点,为轨道交通中使用的钛酸锂电池充放电控制策略的制定提供可靠依据。     

单体电压不一致性对锂电池储能系统容量衰减的影响

电池的不一致性是指同一规格、同一型号的电池在电压、内阻、容量等方面的参数差别。其中,电压不一致性的表现相对直观,也容易被测量。在MW级电池储能电站中,需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求,电池单体数量高达几万节,而单体电池不一致性的存在,将不可避免地影响储能系统整体性能。针对200 kW/200(kW·h)锂电池储能系统和250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统在不同时间阶段进行容量标定实验,经过长期运行后,分析单体电池电压不一致性对电池系统容量衰减的影响。结果显示:经过2年的运行,250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统充电性能衰减了4.24%,放电性能衰减了2.6%,单体电压不一致性变化不大,而200 kW/200(k W·h)锂电池储能系统充电性能衰减了25.976%,放电性能衰减了27.120%,说明具备充放电均衡控制策略的锂电池储能系统能够很好地改善单体电压不一致性变化;250 kW/1(MW·h)储能系统已累计运行相当于100%DoD(depth of diacharge)充电27.11次,相当于100%DoD放电23次,充放电次数是造成该储能系统容量衰减的主要原因。     

基于内阻动态电压跟随的锂电池均衡策略

新能源行业在国家政策及产业东风的支持下迅速兴起,大型锂电池模块应用得越来越多。大型锂电池模块一般由多个小单体电芯串联而成,由于工艺差异,经过长时间工作以后,这些电芯会出现不平衡现象,若直接更换则成本很高,大多数场合可对失衡的锂电池模块进行均衡修复。当前,多数均衡设备使用的均衡策略对应的均衡时间较长,本文提出基于内阻动态电压跟随的锂电池均衡策略,在传统恒流充放电均衡策略的基础上,引进线阻与内阻的检测,基于线阻与内阻的动态变化及电芯充放电的实时特性,对均衡模块的输出电压进行补偿,使其一直跟随电芯电压变化,从而保证电池单体基本处于恒流充放电状态。以真实电池进行对比测试表明,动态跟随均衡策略在保障安全的前提下可提高均衡效率。     

梯次利用动力锂电池的单体电池电化学性能

随着电动汽车的快速发展,大量车用动力锂电池面临退役。对退役动力锂电池进行合理的梯次利用,可以降低动力锂电池的全寿命周期成本,提升动力锂电池的利用价值,对电动汽车行业的快速发展具有重大意义。将退役的车用动力锂电池包进行拆卸,对其单体电池外观和电化学性能进行测试,测试结果表明:单体电池的外观尺寸符合要求,开路电压压差值较小,内阻极差值达12.66 mΩ,容量衰减较为严重,在1 C下放电温升高达56℃,贮存28天后的容量保持率为89.4%。     

用于储能系统锂电池pack热设计的仿真计算与实验研究

以26650电池为研究对象,针对用于100 kW·h/480 V储能系统的锂电池pack进行模块化结构设计、数值模拟和试验研究。根据储能系统对电池子系统模块温度一致性、电压电流一致性、机械可靠性、装配工艺性以及模块标准化要求,运用CFD流体传热计算机数值仿真模拟和实验方法对电池模块、集流板以及电池机柜的关键参数进行分析研究。研究表明:合理的电池间隙不仅让冷却风与每个电池进行充分热交换,还能改善风冷通道、减少模块体积;增加斜板设计可以使模块内部各电池组冷却均匀,有效解决电池因热累积带来的温升过高问题;集流板优化设计可以改善电池单体外连接件电阻的一致性,从而改善充放电电流、电压的一致性。为电池模块的开发、大规模储能系统集成以及研制满足国际技术要求兆瓦级储能系统提供参考。     

梯次利用锰酸锂电池充放电特性研究

以梯次利用锰酸锂电池为实验对象,搭建储能电池测试平台,开展了恒压充电电压、恒流充电电流、恒功率充放电、环境温度等对电池组容量、内阻、电压一致性的影响实验研究.实验结果表明,将单体电池恒压充电截止电压设置在高于电池充电平台电压0.2V时,可以在较少时间获得较大充电总容量;在相同的充放电截止电压下,恒流充电电流越大,电池组...     

储能锂电池运行状态综合评估指标研究

随着锂电池储能技术不断完善,国内外锂电池储能电站不断增多,储能锂电池运行情况越来越受到重视。以运行数据为基础,结合理论分析,研究了电池电压极差、电池电压标准差系数、电池温度极差、SOE极差、功率-SOE相关度、运行充放电效率等储能锂电池运行状态评估指标,并根据指标之间的内在联系,对评估指标体系进行了综合评价。研究结果表明,上述指标能有效评估储能锂电池运行状态,对于及时发现电池故障,合理安排电池检修维护具有指导意义。     

一种填谷式主动均衡电池管理系统

提出了一套锂电池管理系统,采样部分采用模拟开关飞电容采样电路实现,均衡电路采用反激式变换电路实现能量转移。该系统实现了对电池组电压同时采样的目的,采样精度高达5‰,系统通过并行填谷式均衡电路对能量低的电池进行能量补充。在充放电均衡实验中,电池组电压极差分别从初始状态的344 mV/177 mV均衡到8 mV/4mV,实验数据表明该系统能快速地对锂电池组进行充放电均衡。     

多组乏锂电池并联运行在储能系统中的应用

从电动汽车上被替换的动力锂电池称作乏锂电池,在重新筛选分组之后可以继续用于具有平抑配网功率波动功能的储能系统中,但是这些电池容量衰减,内阻增大,充放电效率降低。通过对电池内阻特性以及锂电池的外特性的分析,提出了电压电流双环控制的多组乏锂电池并联运行的方法,提高储能系统配置容量和充放电效率,使乏锂电池在平抑功率波动上有更好的跟踪补偿精度。仿真和实验结果表明,多组乏锂电池并联运行可以提高乏锂电池充放电效率和功率平抑逆变器功率跟踪精度,验证了所提方法的可行性。     

不同工况下锂电池热特性影响因素实验研究

针对电动汽车在日常运行过程中由于加速、爬坡、路面状况不良等原因导致电池模块内单体电池电压、电流分布不均匀的现象,利用高精密电池测试仪与恒温水浴联用的方法,研究LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2三元正极材料锂电池在不同环境温度、荷电状态、放电倍率以及循环次数下电池内阻的变化规律以及不同环境温度、荷电状态下温熵系数的变化规律。实验结果表明,不同的工作状态对单体电池的内阻、熵变的影响效果不同,因此,有必要对电池模块内电压、电流的分布状况进行实时监测,并添加散热系统。     

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。     

考虑内部参数不一致性的储能系统用锂电池组建模

目前,电化学储能系统建模普遍采用基于电池单体的简单等效模型,成组和系统模型中较少考虑内部电池参数不一致性,低荷电状态(SOC)下仿真误差较大,并且随着储能系统的运行,差异越发明显,难以反映储能电池的实际运行状态.基于锂电池储能电站成组结构,研究影响简单等效模型电压误差的因素及电池单体与电池模块的电压特性关系,分析电池单体间电压差异来源,提出一种串电容等效模型,并以电池单体SOC和电池单体容量为主要差异参数进行电压修正,建立考虑电池串之间不均衡电流的并联模型.仿真结果表明,串电容等效模型相较简单等效模型能够有效提升低SOC状态下模型的精度,为多电池单体串并联组成的电池系统仿真模型提供技术支撑.     

动力锂电池等效模型与实验平台搭建方法研究

为清楚理解动力锂电池的内部结构和工作原理,选取搭建较为精确的等效模拟十分重要,它能更精确有效地获取各项内部参数。以动力锂电池为研究对象,分析其工作特性和原理,查阅资料做出最佳等效模拟电路,通过锂电池的充放电过程的HPPC实验研究,有效估算出SOC并得到所需各项参数,再由等效电路的计算方程得到等效参数。结论得出锂电池充放电过程中参数大致稳定,等效内阻均值为1.023 mΩ,标准差为0.218 6,极化电阻均值为0.304 4 mΩ,标准差为0.150 4。基于STM32、检测电路和LCD搭建的充放电系统,实现对锂电池电流和电压的检测以计算分析模拟电路内部参数。     

储能系统用母线排电场及静力学仿真分析

储能集装箱内的母线排主要用于电池模块的充放电作业,充放电过程中的电压和电流往往较大,若母线排的空间布置不合理,很有可能由于绝缘距离不够而造成对地击穿;或者因为结构强度设计不合理,在运输、充放电过程中产生结构变形或破坏,影响储能集装箱的运行可靠性.本文以储能集装箱内母线排为例,介绍母线排的主要结构与工作情况,并使用有限元...     

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。     

串联锂离子电池组仿真技术研究

在电动汽车车载电池、电池储能系统等应用中,由于单体电池性能和参数的限制,为满足电压需求将电池串联使用。选取锰酸锂电池的Thevenin等效电路模型,在实验基础上识别模型状态参数,建立了单体及三种串联电池组的计算机仿真模型并进行对比分析,串联电池组充放电实验的仿真结果说明了将串联电池组等效为一个电池的误差最大。进一步结合电池参数数理统计提出一种实现大规模串联电池组仿真的方法,16模块串联的电池组实验验证了其精度,为电动汽车整车仿真、电池储能系统实时数字仿真的电池模块提供一种仿真方法。     

动力锂电池组充放电智能管理系统设计与实现

锂离子电池组充放电过程中对电压、电流和温度比较敏感,而且各单体电池存在不一致性.提出了一种新的锂电池组充放电智能管理系统,能够实时检测电池组单体的电压、电流和温度,控制电池组均衡充放电,并实现对电池组充放电过流保护和负载短路过流保护.系统具有集成度高,体积小,精度高,反应快并能够灵活地扩展系统容量等优点.     

基于小波复合模型的锂电池阻抗特性研究

储能系统是实现智能电网能量双向流动的重要支撑条件,而大规模成组技术是大规模锂电池储能系统的发展瓶颈。针对锂电池放电时电压特性,将小波分析理论与锂电池等效电路模型相结合,并对SOC(State Of Charge,电池剩余容量)、电池内阻、放电时间之间的三维关系开展了研究,得出电池内阻随放电时间和SOC的变化在不同阶段有不同的变化趋势的结论,提出了电池管理系统中的单体电池切除的理论判断依据,预计对SOC的精确估计有较大的借鉴意义。     

锂离子电池串联模块充放电过程研究

研究了锂离子电池串联模块在充放电循环过程中各单体电压、内阻、容量和温升的变化情况及相互关系。测试结果表明:模块中各单体电池的差异性随着放电倍率增大和循环周次的增加而变大。相对过充过放的单体电池表面温升高于相对浅充浅放的单体电池,并且循环过后的可用容量前者显著低于后者。内阻的差异性直接导致各单体电池生热量的不同,加之模块中不同位置电池的散热状况存在差别,电池模块长期处于非均匀的温度场中,致使各单体电池容量与电压的离散程度加剧。