三维锂离子单电池电化学-热耦合模型

预测锂离子电池的内部温度场对于热管理系统开发具有重要意义。应用多孔电极理论,建立了锂离子电池的一维电化学生热模型,同时考虑正负极集流板和电解液的欧姆热,与基于温度场相似准则建立的跨尺度锂离子单电池三维分层模型耦合,建立了基于有限单元的锂离子单电池温度场模型。基于模型进行1恒流放电工况下的热力学计算,系统考察了电池温度变化与分布特征,并对比分析了各层不均匀发热率分布情况。仿真结果表明,所建立模型能够进行锂离子电池内部分层结构发热分布和温度场预测,有助于后续的关键影响因素分析。     

锂离子电池三维电化学-热耦合模型及生热分析

锂离子电池在放电过程中的温度变化会影响电池的工作性能,严重时还会引起安全事故。建立了3.4 V/50 Ah磷酸铁锂电池的三维电化学-热耦合模型,能获得比单一模型更精确全面的电池温度场分布及其动态变化的情况。模拟了电池0.5 C、1 C和2 C恒流放电工况下温升变化以及三维温度场分布。随着放电倍率的增大,锂离子电池内部呈不均匀化,电池最高温度变大,温度场的不均匀性越大,温升速率越高,温差越大;电池越靠近中心的部分温度越高,最高温度出现在电池几何中心位置,极柱温度最低,正极柱温度略高于负极柱。     

锂离子电池电化学模拟模型的比较

采用J.Newman和R.E.White两种模型对锂离子电池的充放电行为进行了模拟计算,并深入研究了放电电流密度、锂离子固相扩散和固体颗粒平均半径对不同模型模拟结果的影响。结果表明:放电电流密度、锂离子固相扩散和固体颗粒平均半径的改变对J.Newman模型计算结果的影响更明显。     

电极厚度对锂离子电池电化学性能的影响

考虑到电极结构参数对锂离子电池性能的重要影响,基于实验结果以及一维等温电化学模型研究了电极厚度对锂离子电池电化学性能的影响。制备了不同活性物质载量的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极,研究了不同厚度的电极对其倍率性能、循环充放电性能和容量的影响。基于多孔电极理论建立了一维锂离子电池电化学模型。将不同厚度的电极的仿真放电曲线与实验结果进行对比,仿真结果显示,不同厚度电极区域的电解质盐浓度、活性粒子表面锂离子浓度、电解液电势和过电势都有着显著的不同,正是这些差异导致不同厚度的电极的倍率性能、容量衰退的差别。     

基于电化学模型的锂离子电池寿命预测分析

锂离子电池在循环过程中由于持续的界面副反应,会引起容量衰降和内阻增加。为了缩短寿命测试时间,提高电池开发迭代速度,基于P2D模型和EC在负极表面分解的机理构建了锂离子电池寿命预测模型,通过18650电池循环寿命测试数据验证,该模型对于100%放电深度(DOD)循环容量保持率的预测误差小于2%,能够利用少量的寿命测试数据对电池的长期寿命进行快速预测。     

储能用锂离子电池电热耦合模型研究进展

高精度的电池模型是提升电池管理系统工作效率的关键,对于实现电池系统状态评估、寿命预测和健康运行具有重要意义。归纳和总结锂离子电池性能、温度非均匀特性和锂离子电池电热耦合模型构建方法及存在的问题。目前尚缺乏针对大规模储能电池全生命周期、复杂结构和环境因素条件下电热互动机制研究。基于经验方程和基于电池内部机理的电池热分析模型,存在计算速度慢、精度低和通用性差等问题。基于数据驱动的模型是一种更加高效的电池热学模型构建方法。在电池组层面,大多基于串并联方式和电池状态参数构建模型,不能准确模拟电流和环境温度非均匀条件下电池动态特性。依据储能电池系统复杂结构和环境特点,提高模型计算速度和精度成为下一步研究方向。     

基于热-电耦合模型的锂离子电池热特性分析

锂离子电池的热效应不仅影响电池的性能和使用寿命,同时也是电池安全使用的一个隐患。针对18650型锂离子电池的热效应,建立一维电化学与二维传热耦合模型,并对模型进行数值计算及试验验证,重点分析了热电耦合模型对18650型锂离子电池温升效应的预测及工作温度对锂离子电池放电容量的影响。结果表明:热电耦合模型可以较准确地预测锂离子电池运行过程中的温度场变化,工作环境温度对单体电压无影响,但对锂离子电池充放电影响较大,环境温度升高,锂离子电池材料活性增大,放电容量增大。     

聚合物锂离子电池电极研究

介绍了聚合物锂离子电池正、负极集流体表面的蚀刻与顸处理及热压与直接涂布两种电极制备工艺.主要概述了电极各组分配比、电极孔率、正极前后膜厚度比与电性能的关系.优化电极参数可以提高聚合物锂离子电池的电性能.     

碳硅复合电极材料在锂离子电池中的应用研究

硅基材料由于具有高电化学容量,是一种有发展前途的锂离子电池负极材料,但是它在充放电过程中体积变化大、循环寿命差、首次库仑效率低,是阻碍其商业化的主要问题。以改善硅基材料的首次充放电效率、循环寿命及倍率性能为目的,采用简单研磨法制备Si/C复合材料,并研究硅碳的比例对材料结构与性能的影响。结果表明,石墨含量为80%时,材料获得了合理的结构和较优的电化学性能,首次放电比容量为2 288.1 m Ah/g,首次充放电效率为62.49%。     

锂离子电池电极材料的研究进展

综述了锂离子电池电极材料的研究进展,介绍了正极材料和负极材料.指出今后电极材料的研究与开发重点将朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能以及低成本方向发展.     

锂离子电池电极表面的研究进展

锂离子电池电极表面膜的形成、结构和组成与电池性能有很大的关系.综述了近年来电极表面化学研究的进展,阐述了电极表面膜的形成、结构和组成与电解液的关系,并对表面膜的导电机理和电解液的氧化模型进行了分析和讨论.     

基于降阶电化学模型估算锂离子电池状态

提出一种锂离子电池降阶电化学模型,基于单粒子电池模型,通过拉普拉斯变换、帕德近似和离散化等处理,提高模型解算速度.该模型使用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法设计电池状态估计器,具有较高的估计精度,除电压以外的状态量估计误差均低于1％,电压估计误差控制在约2％.在电池状态初始估计值有较大误差的情况下,可实现快速收敛.     

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。     

水溶液锂离子电池电极材料研究进展

介绍了水溶液锂离子电池电极材料在水溶液电解质中的电化学性能;总结了近年来水溶液锂离子电池电极材料的研究状况,并对存在的问题进行了分析。探讨了采用不同化合物、不同制备方法和改性方法来提高其比容量和循环稳定性的可能性。     

圆柱型锂离子电池三维分层热耦合模型研究

圆柱型锂离子电池的电芯由电池单元卷绕形成,其中电池单元由浸润在电解液中的正负极片、隔膜以及正负极耳组成。三维平均体积模型难以分析电池内部复杂的电化学系统,对此,针对实物的三维结构建立了考虑瞬态温度变化与电化学反应间相互影响的三维分层模型。通过实验验证了模型的准确性,基于模型结果详细分析了在不同放电倍率下电池内部电流密度和极化电压等电化学特征、焦耳热及反应热的产热速率和电池内部温度分布。研究结果有助于后续电池温度一致性及热管理技术的研究。     

锂离子电池电极应力测量研究进展

对锂离子电池电极应力的测量方法进行综述,重点是电极应力的定量测量方法:激光束偏转法(LBDM)、多光束光学传感器系统(MOS)和微区拉曼成像。介绍了钴酸锂、锰酸锂、钛酸锂、石墨、硅和锡等材料的应力测量研究结果,提出了一些有待研究的问题。     

锂离子电池及其电极材料的研制

着重介绍锂离子电池正极活性材料LiCoO_2、负极活性材料复合石墨中试批量制备技术工艺、电极材料性能及其应用研究情况,锂离子电池批量研制过程中的电池结构与安全性设计、材料选择、生产工艺流程与质量控制问题以及电池的综合性能。     

锂离子电池模型综述

锂离子电池的性能是影响电动汽车动力性能最主要的因素之一,锂电池的荷电状态(SOC)是电动汽车电池管理系统(BMS)的核心,为整车电池组的控制提供判断基准.建立一个准确的锂离子电池模型是实现电池SOC在线监测的关键,SOC的精确程度直接影响着锂电池的输出特性、使用寿命和安全性能等方面.有鉴于此,本文对电化学模型、等效电路...     

锂离子电池电极材料的低温特性

采用目前可替换式手机电池常用的方形铝壳锂离子电池,研究电极材料的低温特性。电池正极材料为Li CoO_2、负极材料为大片状2H相石墨、隔膜为单层高密度聚乙烯。电池在低温(0℃)循环(1.0 C充电,0.2 C/0.5 C放电)后,出现析锂、内阻增大、容量减小及鼓包。对电池进行拆解以及对电极沉积物的分析表明:大片状2H相石墨不适合用作在低温环境工作的锂离子电池的负极材料。这类可替换式锂离子电池不适合在低温环境下使用,否则出现鼓包,容易引起安全事故。     

电动汽车锂离子电池释热机理及电热耦合模型

分析了锂离子电池放电过程中的温度特性及其释热机理,利用充放电测试仪对其在不同倍率放电过程中电池表面温度的变化进行了研究。通过测试电池内阻及开路电压温度系数,分析了电池内部温度受不可逆热及可逆热的影响,建立了基于可变产热速率的电热耦合模型,并在实验中验证了模型的有效性。在此基础上,给出了电池内部温度的多项式函数估算方法,通过与仿真模型计算结果对比,该方法能较好地满足要求,为电池管理系统在线估计电池内部温度奠定了基础。