纯电动汽车锂离子动力电池热特性研究

分析锂离子动力电池的发热机理,总结出电池发热与电动势温度系数、电池荷电状态(SOC)值、电池内阻、电流倍率等因素有关,通过实验在不同环境温度下对三元锂离子电池重要特性指标进行研究。得出结论:放电容量随环境温度的升高而增大,随放电倍率的增大而降低;直流内阻在低温时升高明显,放电内阻大于充电内阻;在低温下荷电状态-开路电压曲线低于高温下曲线;放电效率曲线得出电池正常工作的温度参考范围。对于电动汽车电池热管理系统的设计具有重要的意义。     

锂离子蓄电池高倍率放电研究

锂离子蓄电池在放电过程中电压随放电容量的增大而降低,电池的放电容量随放电电流的增大而减小。然而在高倍率放电的条件下,电池的放电电压曲线会出现电压峰,同时电池的放电容量也有所增大。通过红外热成像的方法对锂离子蓄电池高倍率放电条件下的热行为进行比较细致的研究表明:锂离子蓄电池放电过程中各个区域的电极反应是非常不平衡的;高倍率放电的条件下,开始时电池极耳附近区域的电阻较小,电流密度较大,因此这部分产生的热量比较大,温度升高较快;在放电过程的后期,靠近极耳区域的容量耗尽,远离极耳区域的部分如果温度上升比较缓慢时,会导致放电过程终止,反之会出现电压上升的现象。该研究为锂离子蓄电池特别是锂离子动力电池的设计提供了新的思路。     

环境温度对锂离子电池放电性能的影响

动力型锂离子电池的特性与环境温度紧密相关。开展不同环境温度下电池的放电性能试验，研究不同环境温度对电池的容量和能量、放电平台以及对应续驶里程的影响规律。结果表明，动力型锂离子电池的放电容量和能量以及放电平台在低温环境下迅速降低；室温下放电容量和能量与工况速率（放电倍率）的大小成反比，而低温下二者成正比；对比不同工况温升曲线发现，较低温度环境下大电流促使温升速率加快，对低温放电容量产生了积极效应。     

放电倍率对电池配组一致性的影响研究

锂离子动力电池单体电压、容量、内阻等参数的不一致是影响成组后电池组性能的重要因素.为分析锂离子动力电池的不一致性,在不破坏电池的前提下,对批量10 Ah锂离子单体电池进行常温0.35 C、0.5 C、0.65 C、0.8 C、0.95 C不同倍率放电实验.实验结果证明倍率大小对电池的交流电阻和放电容量影响不大,而对电池的放电平均电压有较大影响,随着电流的递增(△/=0.15 C),电池的放电平均均压减小(△V约为16 mV),个别异常电池的放电均压随着放电倍率的增大而呈现不规则的减小.随着放电倍率的增大,电池的不一致性得到了放大,达到剔除不良电池的效果.     

高比功率锂离子电池设计与性能研究

兼具高比功率、高比能量的锂离子动力电池是锂离子电池发展的主要趋势,分析了电极材料、结构设计、电解液匹配等方面对电池功率性能的影响,重点研究了电池结构和电解液组成的影响,对功率型电池的内阻、倍率和温度特性进行了测试分析。结果表明:在5 C或更大倍率放电时,叠片式结构设计明显优于卷绕式极组内并的结构;软包装叠片电池通过合理设计可兼顾功率性能和比能量;优化电解液组分,可显著改善功率型电池大倍率放电的循环性能,并兼顾高低温放电能力。     

18650型锂离子动力电池热特性研究

针对电动汽车用锂离子动力电池热特性,以3.2 Ah锂离子动力电池为研究对象,建立了锂离子动力电池的热模型。分别对锂离子单体电池在不同放电倍率、不同环境温度下的热特性进行了仿真和实验。结果表明,锂离子电池温升呈现非线性特征,在放电末期温升速率明显增大;锂离子电池的温升和温升速率随着放电倍率的增大而增大;仿真温度和实验温度变化趋势基本一致,说明所建立的数学模型能够较准确地描述锂离子单体电池放电过程热行为。进行锂离子单体电池热特性仿真和分析,可以为热管理系统设计提供依据。     

锂离子动力电池的三维热模型

研究了圆柱形、方形和软包三种不同结构设计以及放电倍率和换热系数对锂离子动力电池温度场分布的影响。结果表明,电池正极极柱和边缘温度最低的结构设计是软包,其次是圆柱形,温度最高的是方形;随着放电倍率的增大,电池各部分的温度均不断增大,放电倍率越大,温升速率越快,尤其是在大倍率放电情况下,温度几乎呈直线增加;增大对流换热系数,电池最高温度处(铝极耳)温度逐渐下降,中心处温度变化更为明显,但增大对流换热并不能无限制地降低电池温度。     

影响锂离子动力电池市场的因素

小容量单体锂离子电池具有比能量高的突出优点,但动力型锂离子电池却至今尚未得到电动汽车市场认可.价格高和安全性隐患是锂离子动力电池众所周知的影响因素;高内阻、低温(0℃以下)时电池内阻急剧升高和容量快速下降、耐过充电和过放电能力差等因素使电动汽车起动性能差,行程没有预期的长,并且电池组使用寿命大幅度缩短.对锂离子动力电池...     

高电压电解液对富锂锰动力电池性能的影响

富锂锰基材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(0x1,M=Mn、Co、Ni)是由Li_2MnO_3和LiMO_2形成复合结构的新型材料,以其高比容量、高电压、高能量密度、低成本、安全性能良好等优势成为新一代的动力锂离子电池正极材料。研究了三种不同的高电压电解液(简写为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)对富锂锰动力电池的首次充放电、储存性能、倍率放电性能以及低温放电性能的影响。结果表明,不同电解液制备的电池首次充放电效率均较小(约为68%),但其第二周、第三周的充放电效率分别达到96%和98%,与首次充放电效率相比,提高了30%左右;储存30天后,Ⅰ电解液的电池自放电较大,开路电压下降了0.66 V,且储存后的放电容量下降了206.1 mAh;在0.2 C和3 C放电条件下,Ⅱ电解液制备的电池放电容量明显高于其他两种电解液电池,具有较好的倍率放电性能;同时,以0.2 C放电,Ⅲ电解液制备的电池在低温0℃放电容量较常温容量下降幅度最小。因此,Ⅲ电解液具有更优异的电化学性能。     

电池结构对锂离子电池功率性能影响

电池结构对锂离子电池的功率性能有重要的影响。本文研究了一种新型结构锂离子电池,并测试不同结构电池的倍率循环特性、不同倍率条件下倍率特性及不同放电电流下电池表面温度分布梯度。测试结果显示：不同倍率条件下新型结构的锂离子电池表现出较佳的倍率放电特性,20C放电容量是1C时放电容量的87．75％;新型结构设计的电池表现出良好的2CC／5DC倍率循环特性,循环850次容量保持90％左右,不同倍率放电电流下电池表面温度分布及温度梯度小,3个位置温度在63．6～74．8℃,对电池内部膜片的表面反应活性影响较小。这种新型结构电池有助于改善单体电池及电池组的综合功率性能。