车用锂离子动力电池关键材料的研究

锂离子动力电池作为新一代环保、高能电池,已成为目前新能源汽车用动力电池主流产品.锂离子动力电池主要构成材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜等,这些原材料成本约占电池成本70％左右.因此,国内锂离子动力电池及其材料生产企业近年来加大研发投入力度.基于对国内主要动力电池及相关材料企业调研数据,总结了车用锂离子动力电池正极材料、负极材料、电解液及隔膜等关键材料技术现状,并分别分析了发展趋势.     

锰酸锂动力电池失效分析

针对商业化的锰酸锂(LiMn2O4)动力电池,研究其各种常见的失效模式(容量衰减、泄气或漏液、热失控和集流体腐蚀等)及失效原因。结果表明:温度是造成锰酸锂动力电池容量衰减、热失控、泄气或漏液的重要应力;集流体腐蚀行为主要受电解质盐的影响,其次受表面状况、溶剂、电解液中的杂质、温度等方面的影响。     

动力电池系统检测评价标准体系探讨与检测关键技术分析

针对当前动力电池系统尚未建立健全检测评价标准体系、测试技术滞后于产业发展的问题,对动力电池系统检测评价标准体系进行探讨和对检测关键技术进行分析。综合国内外现行动力电池检测相关标准,初步构建涵盖电性能参数测试、安全性能测试、寿命测试和电池管理系统测试的动力电池检测评价标准体系,并围绕动力电池动态工况关键参数测试评估、动力电池热扩散局部热失控安全性测试、电池管理系统功能安全评估等检测关键技术提供方法和思路,为实现动力电池系统测试奠定坚实的基础。     

单体锂离子动力电池热效应试验研究与仿真分析

针对锂离子动力电池充放电过程中,由热效应带来的温度上升、温度不均,甚至温度失控问题,以型号为18650磷酸铁锂电池为例,通过实验测试的方法获得温升特性曲线,在不同温度下,对单体电池的直流内阻进行测试,得到在一定倍率下的放电R-SOC曲线,确定单体电池直流内阻模型以及生热速率计算方法。同时,通过ANSYS仿真软件构建单体锂离子动力电池三维热模型并进行温度场模拟。通过对比实验数据可知,最大温差小于0.3℃,说明该模型具有较好的准确性和适应性。     

不同炭材料配比对新能源汽车动力电池的影响

新能源汽车用铅酸动力电池的主要发展目的是提高比能量,增大循环使用寿命。对不同炭材料配比的新能源汽车用铅酸动力电池的性能和循环寿命进行了测试,结果显示添加较高含量的炭材料到负极中,能够改善电池的充电接受能力,提高容量充电效率,有效提升了电池的循环寿命,同时说明负极活性物质的导电性对铅酸动力电池的充电接受能力和循环寿命有着决定性影响。     

高比能锂离子电池模组热扩散行为仿真研究

针对锂离子电池热扩散防护问题,以50 Ah三元锂离子电池为研究对象,搭建了加热条件下锂离子电池模组的热扩散模型,研究了不同隔热材料和对流换热系数对锂离子电池模组热扩散行为的影响.基于锂离子电池的热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池热失控模型,模型误差小于6％.以单体电池热失控模型为基础,搭建了5个电池并联的电池模组...     

电动汽车动力电池分选方法研究

研究总结了目前文献所见有关电池分选的主要方式方法,并提出了分类特征点自动提取和基于减法聚类的分选方法。此方法具有根据电池实际差异状况,自动产生相应分类数量,并能得到明确的分选结果的优点。将这样的分选方法用于动力电池分类,并采用模拟行车工况进行仿真验证的结果表明:它满足稳态工况的电池分类方法,但还不能完全适合动态工况下的分选要求。说明动力电池的分选工作仍然是将来需要进一步进行探讨的问题。     

新能源电动汽车动力电池的压力建模

动力电池的安全性是新能源电动汽车研究领域的一个重要研究课题,其严格的工作过程和运行状态对动力电池性能和寿命的影响至关重要。介绍了新能源电动汽车的混合动力系统,阐述了目前动力电池的性能,分析了动力电池的数学建模和安全性问题,并建立了基于工作机理的动力电池的压力模型。研究结果为动力电池长期稳定工作的安全性提供了一个实际工程应用模型。     

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。     

新能源汽车动力电池回收利用的现状及建议

作为新能源汽车的主要储能部件,动力电池的退役潮正在来临。大量的动力电池退役给动力电池处理处置带来巨大挑战。从环境、资源和经济等方面,阐述动力电池回收利用的意义,分析当前动力电池回收利用现状。针对加强新能源汽车动力电池回收利用,从健全法律法规、完善回收体系和提升回收利用技术等方面提出对策建议。     

基于液体的动力电池热管理系统性能研究

为延长电池使用寿命,提高电池安全性,需要对电池进行热管理。电动汽车动力电池热管理系统在理论分析、仿真建模、实验验证基础上开展设计工作,综合考虑了电池产热原理、产热模型、发热功率后,确定了基于液体的热管理模式。使用CFD软件对所设计系统进行仿真和分析,并对工程样机热管理有效性进行了实验验证。     

车用动力电池系统换热方法与策略研究

动力电池组的工作温度对其安全性和寿命有重要影响,根据电池系统可能的工作环境,电池组可能的工作温度有三种情况:温度过低、温度适中、温度过高,需要采用相应的措施。针对国内外的散热与加热的研究成果,分析了国内外典型车辆的电池组热量管理策略,结果表明常规管理策略是根据电池组的工作温度采用分级管理。然后分析换热策略的不同影响因素,具体的换热方法和策略需要综合考虑各种因素,在电池组设计之初就要选定。在分级管理策略的基础上提出温度场均匀策略。     

基于退役动力电池储能的光储微网系统

锂电池作为光储微网的储能电池,能够提高光伏发电系统的稳定性,改善电能质量,但成本高昂。将电动汽车的退役动力锂电池用于光储微网的储能单元,不仅可以降低投资成本,还可以缓解大批量电池进入回收阶段的压力。首先基于锂电池的工作原理,构建了退役动力锂电池的等效电路模型。接着建立了储能变流器和多重双向DC/DC变换器级联拓扑,储能变流器采用电压外环、电流内环的双闭环策略,稳定直流母线的电压;多重双向DC/DC变换器采用以电池组的荷电状态(SOC)为约束条件的双闭环控制策略,平抑光伏发电系统的功率波动。最后搭建了基于退役锂电池储能的光储微网系统,验证了控制策略的有效性。     

热管理技术应用于动力电池的研究

动力电池的热管理技术对于电动汽车的安全运行有着至关重要的意义。分析了动力电池热管理系统的主要功能,提出热管理系统的关键性问题,归纳热管理系统设计具体步骤,总结不同类型的热管理技术,并系统分析其效果以及优缺点。通过对该研究领域进展的研究总结,针对性的提出了建议,对动力电池的热管理系统的设计研究起到了积极的意义。     

动力电池循环寿命预测方法研究

以某锰酸锂锂离子动力电池为例,研究了利用性能退化数据进行动力电池寿命预测的方法.研究发现该电池容量基本符合幂函数的衰退轨迹,利用该衰退模型外推了电池伪失效寿命;对伪失效寿命的分布进行了研究,结果威布尔分布的拟合效果最好,基于威布尔寿命分布对该电池的可靠性进行了评估.分析了用于寿命预测的实际循环数据的多少对预测精度的影响.该寿命模型和可靠性评定方法具有较高的精度,解决了动力电池寿命评估周期长和成本高的问题.     

基于半导体制冷技术的动力电池热管理系统研究

研究了一种利用半导体制冷技术的电池热管理系统。首先分析了电池的生热特性及传播规律,指出电池需要工作在合理的工作范围内,然后建立电池的热效应模型和半导体制冷模型,并对单体电池温度场进行了仿真和实验,实验验证了模型的正确性。根据实验结果对模型进行了校正,使模型更符合实际情况。最后对电池组半导体制冷热管理系统进行了仿真,结果表明半导体制冷片对单体温度场和电池组温度场都能够进行有效的调节,使电池工作在合适的温度范围内。     

相变材料强化传热的动力电池散热性能研究

动力电池散热性能对电动汽车正常运行至关重要.为强化相变材料导热能力,改善动力电池散热效果,以动力电池最高温度和温差作为评价指标,用计算流体力学(CFD)方法研究在相变材料(PCM)中加入不同结构形状和数量的导热翅片对动力电池散热性能的影响.结果表明,添加弧形结构翅片比不添加时电池最高温度和温差降幅分别为7.99和0.67 K;在可用空间内,增加翅片数量,电池最高温度和温差的下降幅度不按比例增大.当加入4个翅片时,电池最高温度和温差下降幅度最大.     

回收动力电池商业模式研究

目前汽车行业标准、材料标准均规定动力电池寿命不低于500次。以使用过程中每天充放电1~2次,动力电池2~3年后就得报废。我国非常重视废旧动力电池的回收,自2006年第一次提出整车企业回收处理其销售的动力电池,至今已有3项政策、法规直接要求废旧动力电池须进行回收,回收主体为整车企业或动力电池生产商。基于动力电池的寿命特性,根据现行政策进行分析,并对未来的政策发展趋势进行评估,认为动力电池将通过编码与电动汽车绑定,在新能源汽车中实行登记使用制。届时消费者将主动将废旧动力电池交至动力电池处理单位,实现电动汽车生命周期全过程所有的动力电池都得到有效回收。     

基于相变材料的方形动力电池散热模拟研究

首先对电池的产热方式进行了分析,然后根据相变问题求解焓法模型以及相关热传导理论,建立了基于相变材料的方形单体电池散热三维热模型。在此模型基础上结合方形电池表面的外形结构,分析了不同相变材料结合方式,不同相变材料用量以及不同表面换热系数对电池工作温度的影响。研究表明:在电池四周包裹相变材料比只在两侧结合的方式具有更好的降温能力,但是两侧结合具有更小的温差;相变材料厚度3 mm或对流换热系数达到21 W/(m~2·K)时,可以使电池的工作温度始终低于50℃,但是继续增大数值取得的效果不明显。     

三元锂离子动力电池包热失控蔓延数值分析

为研究电池包关键参数对于热失控蔓延抑制的影响,建立了锂离子电池包热失控蔓延集总参数模型,运用正交试验方法,并通过综合频率分析法得到了一组最佳试验方案：电芯与侧板间的热阻为0,即除去原有正常装配所产生的接触热阻,不新增热阻;电芯间热阻0.08 m²·K/W;侧板外隔热垫厚度4.5 mm;电芯与水冷板间的热阻0.24 m²·K/W。与原方案相比,靶模组电芯平均热失控蔓延间隔时间延长419.9 s;观察模组热失控电芯数量减少36个;观察模组最高温降低1 067℃,可有效抑制模组间热蔓延。所得结论可用于三元锂离子动力电池包的热蔓延抑制设计。