风冷式CPCM锂离子电池热管理系统性能分析

针对圆柱形锂离子电池,提出一种风冷式膨胀石墨(EG)石蜡复合相变材料(CPCM)电池模组散热结构.建立了该电池模组的热仿真模型并进行数值模拟,结果表明,EG的质量分数为12％时,电池模组的最高温度及温差同时达到最低值;电池模组进行连续1C充电/3C放电充放电循环,空气流速为3m/s时,在两次充放电循环过程中,每一个时刻都能将电池模组的最高温度及温差控制在合适的工作范围内.在环境温度为37℃时,该热管理系统能将电池模组的最高温度控制在50℃以内,温差控制在5℃以下.     

复合相变材料用于电池包热管理散热性能分析

相变材料用于电动汽车电池包热管理能够有效控制电池的最高温度,提高电池包的温度均匀性且不需任何寄生能耗;但相变材料导热率较差,不利于电池的散热。制备了膨胀石墨(EG)/石蜡复合相变材料(CPCM),并通过计算得出不同膨胀石墨质量分数下复合相变材料热物性参数的理论值,在此基础上利用数值模拟分析了不同膨胀石墨质量分数下的膨胀石墨/石蜡复合相变材料对电池散热的影响。     

三元软包装锂离子电池热特性实验

以24 Ah、3.65 V三元软包装锂离子动力电池为研究对象,对电池单体不同工况充放电热特性、电池模块散热方案及基于液体的电池包热管理系统进行研究。随着充放电倍率增大和环境温度的降低,电池发热功率增大,温升显著增加;电池模块散热设计中,采用电池侧边散热的质量轻、成本低,相比于采用大面散热,充放电温升和纯冷却温差分别降低2.1℃和0.5℃;采用液体热管理的电池包具有良好的热特性,-20℃低温加热,温差为7.9℃,温升速率为0.52℃/min,40℃下1.5 C快充,最高温度为47.9℃,最大温差为3.9℃。     

基于导热胶均衡散热的锂电池温度场研究

针对电动汽车动力电池在不同放电倍率下存在温升发热导致的温度分布不均及过热现象,以锂离子电池为研究对象,建立单体电池的发热模型,仿真分析不同放电倍率下的温升情况,并与实验探究的单体电池发热情况进行对比。在验证单体电池发热模型正确的前提下,仿真分析电池模组发热以及在模组间隙填充不同性能的导热胶温度场情况,研究不同导热胶在不同放电工况下的均衡散热效果,结果表明:使用热物性参数较好的导热胶可以明显降低电池的温升与温差,电池温度分布也更加均衡,起到一定的散热效果,这可作为纯电动汽车整个电池包均衡散热性能优化的基础。     

FEC、PST、MMDS、DTD对高电压NCM523电池性能的影响

单晶NCM523/人造石墨电池可以在高压4.4 V和高温45℃下具有出色的长期寿命。本研究的重点是开发用于单晶NCM523/人造石墨电池的新电解质，这种电池寿命长并支持更高的充电速率。考察了电解液中FEC(氟代碳酸乙烯酯)、PST(1,3丙烯磺酸内酯)、MMDS(甲烷二磺酸亚甲酯)、DTD(硫酸乙烯酯)组合添加剂含量对锂离子电池初始容量、阻抗和化成时候的产气量，70℃储存7天电池的容量恢复和容量保持，1 C、2 C、3 C不同倍率下的放电性能，低温下放电性能和高温下循环寿命的影响。电解液中PST、MMDS添加剂含量对电池初始容量及内阻影响比较大。FEC对于化成过程中产气影响比较大，但可以提高电池的循环性能，DTD综合性能比较好。含有1%FEC+1%DTD添加剂(百分数均代表质量分数)的电解质产生具有长寿命的单晶NCM523/石墨电池，常温下倍率性能较好。     

动力电池热管理电路及温控效果的研究

动力电池热性能是影响电池性能及安全性的重要因素。电池组大功率放电时散热不佳容易引起性能不稳定。提出基于增量式PID控制算法和热电致冷技术,以STM32作为主控芯片开发了电池热管理电路,测试不同倍率下用该温控电路的电池模块温度场梯度均衡性能,结果表明该电路能实现电池倍率放电时均温和控温,控温精度达±0.1℃,提高了电池组运行可靠性。     

LiMn_2O_4石墨烯包覆及掺杂Mg~(2+)的研究

使用Mg2+掺杂LiMn2O4获得黑色正极材料,并用石墨烯进行表面包覆处理,获得掺杂、包覆锂离子电池正极材料,用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、倍率充放电对材料进行表征。实验结果表明:掺杂Mg2+材料为尖晶石结构,结晶度增加;表面为球形结构,增强电池安全性;包覆材料的电池大电流充放电性能增加,可逆比容量增加;在倍率充放电电流为0.2C时,包覆质量分数为2%的石墨烯(GO)放电比容量为107mAh/g。包覆材料改善了电池的循环性能,在倍率充放电电流为0.2C时,54次循环后,其可逆比容量为92mAh/g,容量保持率为92.12%。     

混合动力车用锂电池液体冷却散热器结构设计

通过建立锂电池的热模型,分析了锂电池在不同倍率放电时的发热量。在液体冷却方式下对锂电池组进行了散热设计,模拟散热器在电池组1 C、3 C、5 C放电时流体温度和流量变化情况下的散热性能。仿真结果表明:采用液体冷却能有效降低电池组温度,电池之间的温度一致性好,但在大倍率放电时,单体电池内外温差比较大;而在不同工况下通过改变入口质量流量和优化设计,可以减小电池内外温度差,使电池工作在合理的温度范围内。     

动力锂离子电池温度场试验与测算

采用流体力学(CFD)耦合温度场仿真,通过电池单体放电温度变化后电阻、充放电容量及循环寿命衰减的测试,计算动力锂离子电池单体和模组的温度场,验证散热优化结构。依据统计法,分析电池单体的可靠性水平,建立对数正态分布模型,计算故障时间和模组的可靠度(R)。底部并行散热电池组在测试条件下最高温度为39.1℃,模块间温差在5.1℃以内。放电时温度均衡优于串行散热,降温效果显著,有利于发挥电池性能,延长寿命。单体电池的循环寿命为1 199.7次,单体电池和模组电池循环1 000次的R分别为0.8186、为0.999 8。     

不同工况下锂离子电池超声特性分析

超声信号可以检测电池内部物理性质的变化，通过声学与电化学的耦合，可以了解电池充放电循环期间发生的内部电化学变化规律。电池实际工作时会处于瞬时充电、放电、静置且随机切换的状态，而大部分学者只在标况、常温下进行特定充放电情况下的声学实验，对于实际应用的电池不太现实。基于上述问题，通过搭建磷酸铁锂电池电-声-热综合测试平台，分析了电池在不同工况（不同温度充放电、不同倍率充放电、静置温变、动态工况）下的超声信号变化，观察超声飞行时间和幅值的变化规律，阐述了超声信号在不同工况下的稳定性、灵敏性。在不同工况下的实验结果表明了声学特征表征动态工况的可行性，为未来超声应用于更多电池应用场景的研究奠定了基础。     

基于Mxene/石蜡CPCM的锂电池热管理系统

为了确保锂离子电池的安全稳定运行,可靠的电池热管理系统(BTMS)在处理电池热相关问题和确保动力电池的性能、安全以及寿命方面都起着不可或缺的作用。相变材料冷却结构简单、冷却效率高,具有较好的温度平衡性能,而新型纳米材料Mxene的导热系数高达55.8 W/(m·K),因此首次将Mxene和石蜡结合构建复合相变材料(CPCM),在方形锂离子电池组基础上建立了以Mxene/石蜡为CPCM的电池热管理系统,研究Mxene的质量分数对电池组温度分布的影响,并进一步对电池组仿真模型进行研究,探讨电池间距、环境温度和对流传热系数对电池组散热性能的影响。研究表明：当石蜡和Mxene质量比为1∶1,X轴和Y轴方向电池组的间距分别为20和10 mm,环境温度控制在34℃之内,对流传热系数为4 W/(m·K)时,该电池组的散热效果最好。     

储能电站用磷酸铁锂电池循环老化机理研究

以储能电站用磷酸铁锂电池为对象,研究了其在不同温度和倍率条件下的循环性能及老化机理,为优化储能电站充放电策略,提升储能电池循环性能提供理论依据。结果表明高温、大倍率充放电循环均可加速储能电池老化,储能电池容量衰减的主导因素是活性锂离子损失及隔膜孔隙率降低。     

电动汽车用的一种胶体动力电池特性研究

为了研究一种新型胶体动力电池的充放电特性,评价其在电动汽车上的使用性能,在不同的工况下对该电池组进行了充放电试验,基于试验数据绘制了该电池不同使用工况下的充放电曲线,研究了其充放电性能,并分析了充放电倍率、充放电温度以及充电电压对电池充放电性能及其一致性的影响,提出了该电池在电动汽车上合理使用的建议。     

以Li4Ti5O12作负极的聚合物锂离子电池的性能

应用纳米级钛酸锂粉末作为负极活性材料制作聚合物锂离子电池,并对电池进行测试.分析和评价了其电压特性、倍率充电特性、倍率放电特性、低温放电特性、循环寿命以及安全性能,同时与石墨负极的聚合物锂离子电池进行了比较.研究表明,钛酸锂负极的聚合物锂离子电池在安全性能、倍率充放电性能、低温特性等方面超过石墨负极的聚合物锂离子电池,能够适合于在混合动力汽车和电动汽车上的应用.但电池的能量密度需要进一步提高,同时制作的成本需要进一步降低.     

锂离子动力电池风道模型设计与散热仿真

为了研究车用锂离子动力电池模组的散热性能,本文以5×10等间距排列的18650锂离子电池模组为研究对象,采用ANSYS AIM软件仿真了电池模组的风道方向、排布方式、进出风口位置、放电倍率对电池散热的影响.结果表明,在相同风速下,横向风道模型的电池温差低于纵向风道模型.随着风速增加,电池的最高温度、平均温度和温度差均降...     

商品化锂离子电池的电化学特性

从电池的活化、内部阻抗、充放电特性、循环寿命、自放电等几方面研究了商品化锂离子电池的主要电化学特性及其制造工艺的关系。电池活化降低电池的内阻;导电剂及其粒径大小影响电池内阻与循环性能;负极材料中间相炭微球提高了正极活性物质的容量发挥,石墨改善了电池循环性能;1mol/LLiPF6/EC+DMC+EMC(2∶2∶1,体积比)电解液体系的锂离子电池显示了良好的循环性能。电池体积愈大,容量愈高,1C倍率循环时电池的容量衰减愈快。     

一种新型的锂电池发热量测试方法及发热特性分析

现有的发热量测试方法主要是绝热式量热方法,该方法由于热量无法散出导致电池温度过高,具有一定的安全隐患,同时大倍率放电情况下存在热量追踪不及时造成误差的情况。针对现有发热量测试存在的问题,提出了一种新型基于换热器的发热量测试方法,该方法可以将大倍率放电工况下的电池温度控制在安全范围内,同时实时监测电池的发热量,通过使用高精度测量设备实现锂电池发热测试研究,具有高精确度,良好的跟随性等特性。针对不同种类电池在不同放电电流条件下拟合出相关公式,为电池热管理分析提供可靠热特性参数,提供合理有效的散热方案。该理论及设计方法对于锂电池大倍率放电工况下的产热测试具有出色的效果。本实验研究有利于进一步分析不同放电工况下锂电池的热特性。     

导热界面材料与强制风冷在储能模组内的应用

为探索导热界面材料与强制风冷冷却在锂离子储能电池模组中的应用模式,分析了导热界面材质的特性以及工程应用模式,并通过对比实验验证得到测试结果。研究结果表明：在某些中高倍率应用场景下,可以使用导热界面材料和强制风冷冷却双管齐下的散热方式;利用导热界面材质良好的填充效应可以提升锂离子电池模组的散热能力,可为储能电池模组热管理系统设计提供理论依据。     

一种基于LSTM-RNN的脉冲大倍率工况下锂离子电池仿真建模方法

锂离子电池是电力系统中不可或缺的重要储能元件,脉冲大倍率工况下运行的锂离子电池具有单次放电时间短、放电循环多、状态变化频繁、非线性极化现象明显等特点。该文以脉冲大倍率工况下锂离子电池模型为研究对象,针对电化学模型和等效电路模型对模型依赖度高、模型参数难以获取以及脉冲大倍率工况下非线性极化现象导致拟合精度不足等问题,提出基于长短期记忆循环神经网络(long short term memory recurrent neural network,LSTM-RNN)以实现准确的锂离子电池建模。该方法利用LSTM-RNN的动态逼近和长时记忆能力,以获取脉冲大倍率工况下锂离子电池性能参数和电池端电压、荷电状态、电流、温度之间的非线性关系。在6种脉冲大倍率放电工况下对磷酸铁锂电池进行建模,实验结果表明,所提出的基于长短期记忆循环神经网络的锂离子电池模型均能够准确表征磷酸铁锂电池工作特性。     

混合动力汽车用锂电池组散热系统研究

电池包由于充放电倍率高,内阻大,电池热负荷高,温度不均匀,严重影响电池的电化学性能、循环寿命、安全性和可靠性。设计了一款用于混合动力汽车用风冷电池包散热结构,并通过STAR-CCM+软件模拟了流场与温度场,达到设计目标。在此基础上,对电池包进行热平衡台架试验。仿真结果与试验结果一致,电池包的最大温差为3℃,最高温度为26.5℃。