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。     

一种改进串联电池组性能的方法研究

研究了并联小容量电池对磷酸铁锂电池组性能的影响,其中小容量电池是通过两个二极管并联到电池组内各个单体电池两端,在不同温度下,通过对电池组的容量、混合脉冲、倍率放电和循环一致性的测试分析,发现并联小容量电池对电池组的总体性能有所提升,对磷酸铁锂电池组的广泛使用具有重要意义。     

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。     

箱式储能系统及电热性能

开展了500 kWh集装箱式锂电池储能系统集成设计及研制。研究了储能系统静态下电池单体、电池模块、电池簇的电压和内阻一致性,以及储能系统额定功率充放电过程中电压、电流和温度特性。静态下储能系统单体电压极差8 mV,电池模块电压极差93 mV,内阻极差0.41 mΩ,电池簇电压极差150 mV,内阻极差17.63 mΩ;充放电过程中储能系统簇间电流极差6.8 A,电压极差3.0 V,电池最大温升15.0℃,最大温差5.0℃。研究结果可以为大容量集装箱式锂电池储能系统电池组性能评价提供参考。     

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。     

锂电池成组不一致性研究

锂离子电池的不一致性会影响电池组的使用寿命,降低了电池成组后的性能。锂电池成组不一致性是指单体电池的容量、电压、内阻、自放电速率等参数存在差异,是由电池组的组合结构、使用工况、使用环境、电池管理不同所致。对单体电池分选制度、电池组连接方式、BMS均衡控制、充放电策略和热管理提出了改进方法。     

基于灰色关联度分析法的锂电池多因素综合性能研究

动力锂电池是电力储能系统和电动汽车的主要构件,为了满足电压、容量、功率等各方面的要求,通常在使用时需要串并联组合。如何客观、准确地评价单体电池的性能,已经成为目前电池筛选配组和成组应用研究领域的重点和难点。以大容量的动力锂电池为评估对象,选取灰色关联度模型、德尔菲法这两种方法各自优点来构建动力锂电池综合性能模型,并基于3种不同的归一化处理方法,分别计算出锂电池横向和纵向综合性能的评价结果,评估了这几种综合算法的优劣性。     

MH-Ni蓄电池组一致性及分选技术

MH-Ni蓄电池组充放电性能的一致性主要表现在电压和电池容量的一致性,是因为制造工艺和材料的不一致等因素造成的。电池分选技术非常重要,采用内阻法、容量法、特性曲线法相结合,提高了MH-Ni蓄电池的一致性,即使在240A(3C)放电,电池组单体电压相差值也在20mV之内。     

锂-二氧化锰单体电池筛选方法的研究

单体电池的一致性直接影响成组后电池组的性能。影响单体之间一致性的因素主要有:电压、内阻和容量。通过对同一批次生产的锂-二氧化锰单体电池不同贮存期开路电压变化和内阻差异进行统计、分析,单体不同倍率的负载能力测试以及实效验证实验,确定了锂-二氧化锰单体电池的筛选方法和顺序。     

带均衡功能的电压采集模块设计和实现

由于单体锂电池之间存在不一致性而影响其使用性能,因此在电池管理系统中须设置均衡模块。基于Freescale单片机设计并实现了20路带均衡功能的动力锂电池电压采集模块。该电压采集模块采用高速光耦进行单路选通;单体电池的电压经差分滤波电路、A/D转换电路以及单片机处理后用CAN总线发送给电池管理系统的主控模块。经实验验证该采集模块的性能稳定,充电完成后的电池一致性提高。     

基于老化机理分析退役磷酸铁锂电池分选方法

随着电动汽车保有量的逐年上升,退役电池梯次利用已经成为能源合理利用的必然趋势,可是在经历电动汽车复杂和严苛的工况运行后,构成电池组的单体内部老化程度不尽相同,外特性上也呈现出电池单体特性不一致。如果要进行退役电池梯次利用,首先要解决退役电池的无损检测和分选问题。以退役磷酸铁锂电池为研究对象,通过对电池的容量、内阻以及电池的容量增量(increment capacity,IC)曲线进行测试和分析,对磷酸铁锂电池内部的老化机理进行判别,提出基于老化机理分析的退役磷酸铁锂电池分选方法,并对该方法进行实验验证。结果表明,利用该方法分选出的电池所构成的电池组在电池组容量利用率和温度一致性方面都具有较好的效果。     

基于容量差的电动汽车主动均衡控制策略研究

电动汽车车载动力锂电池组的不一致性问题会严重降低电池组的整体性能。本文针对传统的均衡控制策略均衡时间长、均衡效率低、控制复杂等问题提出了基于容量差的均衡控制策略,通过分析电池组不均衡特性,包括瞬态响应特性、静态不均衡特性和恒流不均衡特性,研究电池的容量和电压关系,对均衡容量进行了定量分析,在此基础上制定了基于容量差的均衡控制策略。分别在台架和实车上验证了均衡控制策略,实验结果表明,相比传统的电池组均衡控制策略,这种新的控制策略可以快速完成电池组中单体电池的容量均衡,实现了均衡的高效率。     

电动汽车磷酸铁锂电池最佳SOC工作区研究

磷酸铁锂电池由于寿命长、安全性能好、成本低,已经成为电动汽车的理想动力源和能量源。电池的荷电状态(SOC)是影响电池性能及使用寿命的主要因素之一,以10 Ah磷酸铁锂电池单体为研究对象,对其开路电压、极化电压、电池内阻进行了实验研究。结果表明,当电池单体SOC在20%~90%时,磷酸铁锂电池的电压和内阻变化平稳,确定为电池的最佳工作区。     

镉镍蓄电池组一致性筛选及快速充电机保护方法

对镉镍蓄电池组进行快速充电 ,如果电池一致性不高 ,则会对电池造成较大损伤 ,严重影响其寿命。出厂时如果对单体电池一致性进行筛选 ,并综合利用各种常用的充电保护方法 ,电池出现的问题就能得到较好的解决。通常的单体电池一致性筛选有容量筛选法、内阻 容量筛选法、容量 负增量 (-ΔU )筛选法、特性曲线筛选法等。在进行快速充电时 ,若不及时停止充电 ,会对电池的寿命造成很大影响 ,有时会造成电池爆炸事故。能否有效地对电池进行保护 ,也成为充电机性能的关键。常用的充电终点控制方法有定时控制法、电压控制法、温度控制法、综合控制法等。提出了解决充电机适应性的模型———面向对象的智能充电机的概念。     

直流内阻对锂电池性能和配组电压一致性研究

对铝壳IFP1865140-12Ah方形锂电池直流内阻进行测试,考察了在常温下直流内阻对电池电性能如放电特性、功率特性、搁置特性和循环特性的影响,研究了直流内阻对电池配组后电压一致性的影响。结果表明,直流内阻在电池电性能方面有着重要的影响,直流内阻低的电池电性能更好。直流内阻一致性好的电池配组后电池组的一致性会更好,能够避免电池的过充或过放,延长电池组的使用寿命,提升电池组的性能。     

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.     

储能锂电池组串现场容量试验方法研究

储能锂电池组串由大量锂电池串并联组成,由于其电压高、电流大、容量大,无法使用电动汽车锂电池模组容量试验方法。描述了储能锂电池组串容量的定义,分析了充放电倍率、温度、充放电截止电压对锂电池容量试验的影响,比较了锂电池容量试验标准,并根据不同厂家电池组串容量试验方法,提出了一种具有通用性的储能锂电池组串现场容量试验方法,该试验方法对储能电池维护工作具有指导作用。     

再利用退役锂动力电池的性能评估

以电动汽车退役锂电池为研究对象,采用外观检查、电池容量测试、脉冲特性曲线、电化学阻抗谱等多种方法评估电池外部及内部特性。研究结果表明:通过外观检查和容量测试将退役锂电池初步筛选和分组;脉冲放电电压是评判电池一致性的一个重要指标;从阻抗角度分析影响退役电池容量衰减因素,首先是浓差极化阻抗,其次是电荷转移电阻,而欧姆内阻的影响较小;退役电池的状态评估和一致性分组需要采用多种电池性能参数综合判断。     

退役磷酸铁锂电芯性能研究

一致性分选是退役电池梯次利用的关键技术之一.本文以15A·h退役磷酸铁锂单体电池为研究对象,通过外部特征分析、容量测试、脉冲充放电测试来研究电池的内部及外部性质.研究结果表明,退役锂离子电池分选的第一步可通过外观检查进行初步快速筛选.对于退役电池实际容量的标定,按标称容量的80％来定义充放电电流I3,得到的退役电池实际容量更准确.脉冲放电电压是判断电池一致性的一个重要指标,可作为锂电池快速分选的特征指标.最后选出了电池健康度(SOH)在80％以上、脉冲放电电压在2.7V以上的电池作为工况良好的电池.     

基于正态分布的锂电池组建模仿真

电池组仿真用于描述电池组的外特性变化及电池间相互耦合关系,对电池成组研究有重要意义。同批次电池参数符合正态分布的数理统计规律,以Thevenin等效电路为单体锂电池的仿真模型,通过MATLAB进行正态分布参数拟合,获取任意数量锂电池的容量、开路电压、欧姆内阻、极化内阻和极化电容等参数,建立了基于正态分布的锂电池成组建模仿真方法,并验证了建模仿真精度,为锂电池成组建模仿真提供了新的仿真方法。