膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及其在动力电池热管理系统中的散热特性

本文将石蜡与膨胀石墨进行复合,并经过压制工艺做成板状膨胀石墨/石蜡（简称EG/PCM）复合材料,以解决石蜡导热性能差以及相变后变成液体流动的问题。用导热分析仪和差示扫描量热仪分别测试了EG/PCM复合材料的导热性能和潜热,并用扫描电镜表征了其微观结构。将EG/PCM复合材料应用于动力电池热管理系统,对单体电池和电池模块分别利用空气冷却和EG/PCM冷却后在1.0 C和1.5 C放电倍率下进行放电,并用温度巡检仪记录电池放电过程的温度情况,对比两种散热方式对动力电池的散热效果。     

LiFePO_4锂离子动力电池内阻与放电倍率关系研究CSCD

研究锂离子动力电池内阻与放电倍率的关系可以改善电池管理系统(BMS)内阻模型的准确度和适应性,对提高电池状态如荷电状态(SOC)的估算精度具有巨大的意义和市场价值。本文采用二阶RC网络等效电路模型,通过不同倍率恒流放电和脉冲放电对25 A·h LiFePO_4锂离子动力电池进行直流内阻(DCIR)和脉冲内阻(PDIR)表征,对不同荷电状态(SOC)下DCIR、PDIR_0、PDIR_1、PDIR_2随放电倍率的变化规律进行拟合,得到DCIR、PDIR_1、PDIR_2、PDIR_(tot)都非常符合双指数关系,PDIR_0符合线性关系且几乎不变,并通过对比分析排除因温度造成内阻变化的可能。从固态电解质界面(SEI)生成速率与分解速率的化学平衡角度解释了DCIR、PDIR_1、PDIR_2、PDIR_(tot)在低放电倍率时大可能是由于SEI分解速率小于生成速率,SEI与静置时的相似,电阻较大;反之,高放电倍率时小可能是由于SEI分解速率大于生成速率,SEI分解变薄并重新达到新的速率平衡,从而表现出较低的内阻。     

LiFePO4正极水性粘结剂的研究进展

磷酸铁锂（LiFePO4）具有安全性好、价格低廉以及环境友好等优点,是当前锂离子动力电池的主流正极材料。粘结剂是锂离子电池电极的重要非活性成分,其性能直接影响电池的电化学性能。本文综述了近年来不同水性粘结剂在LiFePO4正极材料中的研究进展,指出了现阶段存在的问题,并对水性粘结剂的应用前景进行了展望。     

石墨及石墨-金属膜材料散热性能研究

基于石墨材料优异的各向异性导热性,本文针对物理模型为100 mm× 100 mm×1.1mm的石墨板、石墨-金属膜板、紫铜板进行热扩散能力的研究,并利用Fluent对“一角加一点热源”的仿真模型进行数值仿真.在同热流密度条件下,分析板材的物理特性、结构对热扩散能力的影响.     

锂离子电池石墨负极材料衰减机理研究

石墨负极材料因具有比容量高、价格低廉以及环境友好等特性在锂电池领域得到广泛的应用.但材料在循环过程中也显露出缺陷,如在循环过程中体积不断变化导致微裂纹、石墨化度降低、接触损失、SEI膜变化、金属锂析出、不均匀性等缺点导致其在锂电池的循环中容量衰减.本文对负极材料循环过程中容量衰减有关机理进行总结,并提出各种衰减机理的简...     

红柳基锂电池负极材料的制备及电化学性能

以中国西北地区特色植物红柳为碳源,经过干燥、热解和酸洗等处理,通过机械破碎的方法制得纳米碳颗粒(CRN),以其为主要活性材料制备了锂电池硬碳负极并研究了电化学性能.利用X射线衍射仪(XRD)、激光显微拉曼光谱仪(Raman)以及扫描电镜(SEM),分别对所制备CRN的物相结构、石墨化程度和表面形貌进行对比分析.采用恒流充放电对所制备的负极材料进行比容量、倍率和循环稳定性测试,使用电化学工作站(CHI660E)分析了负极材料的交流阻抗(EIS)和循环伏安(CV).结果表明,干燥后的红柳经过500、600、700和800℃的低温热解和HCl酸洗处理后,低温热解温度为600℃时所制得的CRN循环稳定性、比容量和倍率性能最佳.本研究表明,以红柳为碳源制备的CRN完全可以用于锂电池负极材料.     

工业锅炉余热高效回收装置用石墨材料综合性能研究

通过对石墨材料综合性能进行实验测试和评价分析,介绍了人造石墨在工业锅炉节能方面其特有的防腐优越性和传热高效性,使用石墨材料研发工业锅炉余热高效回收装置具有广阔的应用前景。     

Thermal analysis for LiFePO4 power battery based on finite element analysis

针对新能源车用磷酸铁锂动力电池的温度分布问题,本文以本公司生产的磷酸铁锂动力电池为研究对象,基于电池热分析的数学模型和有限元分析方法,利用ANSYS软件对单体电池的温度分布进行了仿真计算。结果表明,在1 C、2 C和3 C放电倍率下,单体电池的最高温度分别为34.3629℃、53.7926℃和83.3099℃。在冷却方式中,水冷的冷却效果最佳。本文为电池设计和测定电池实际温度分布提供了依据。     

动力锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

磷酸铁锂具有价廉、环保、热稳定性好等优点,是理想的锂离子动力电池正极材料之一,因此受到行业的广泛关注。本文阐述了磷酸铁锂的结构和性能特点,介绍了磷酸铁锂的制备方法和研究新进展,基于目前研究现状讨论了存在的问题。     

Experimental researches on thermal runaway in cylindrical LiFePO4 batteries during nail penetration

锂离子电池在发生针刺之后会造成内部短路,进而产生大量热量和浓烟以至引发热失控。本文通过模拟实验剖析圆柱型磷酸铁锂电池针刺后的内部结构,结合理论分析探究针刺热失控产热机理。以自行设计搭建的磷酸铁锂电池针刺热失控实验平台为基础,在初始20℃室温下采用Φ5 mm的钨钢针刺穿电池,观测电池的热失控发展情况以及电池电压、表面温升变化规律。根据实验结果得到以下结论：①针刺对圆柱型磷酸铁锂电池造成的热失控剧烈情况带有随机性;②电池电压在针刺后下降至0V,若破坏过程中电池内部热反应气体泄漏甚至发生爆炸则电压下降更迅速;③电池温度在被刺破后迅速上升,其温升趋势总体随破坏程度增加而加快。综合来看,针刺对磷酸铁锂电池的损坏是不可逆且通常会并发热失控,因此建议在设计电池结构时应当充分考虑防针刺及对电池进行额外保护。     

An SOE estimation model considering electrothermal effect for LiFePO4/C battery

The state of energy (SOE) is an important performance parameter and evaluation index for LiFePO₄/C battery since the available energy can be known more intuitively through SOE compared with state of charge (SOC). First, in order to improve the estimation accuracy of SOE, a novel estimation model combining electrical energy and thermal energy is put forward by studying the effects of discharge rate to the change laws of all kinds of energy inside the battery cell. Moreover, the concepts of unavailable energy E_u, maximum allowable energy E, and discharge energy efficiency η are originally proposed based on the analysis of energy consumption. Second, the parameter of actual maximum energy and energy consumption revised by the case of LiFePO₄/C battery can give an example to show the specific steps for improving the estimation accuracy of SOE during any integration time by using the novel SOE estimation model. Lastly, 2 international standard test experiments of EV are conducted to show the correction of SOC can efficiently limit the error below 4.6% and also indicate the novel SOE estimation method suitable for application area.     

磷酸铁锂电池及其新能源汽车启动电源性能研究

鉴于汽车启动电源铅酸电池存在严重环境污染隐患,本文采用环保型32650圆柱磷酸铁锂电池组装成25.6 V/65 A•h电池组代替铅酸电池应用于汽车启动电源,并分别对磷酸铁锂电池组的常温和低温启动能力、倍率性能和低温放电性能等进行测试。实验结果表明,电池组0.33 C放电容量为67.028 A•h,3 C放电容量为0.33 C放电容量的98.24%,电池组具有较好的倍率性能;电池组在 −30℃放电容量为额定容量的84.7%,具有良好的低温性能;电池组在25℃和 −20℃下以600 A电流放电,单串电池电压均高于放电保护电压;电池组在25℃搁置28 d之后,容量恢复率为99.37%;磷酸铁锂电池组性能均满足汽车启动电源性能要求,可以代替铅酸电池作为汽车启动电源。     

电池负极石墨材料烧成隧道窑的设计和应用

简要论述了电池负极石墨材料烧成隧道窑的设计和使用情况,介绍了炉体密封形式、前后置换机构工作过程、烟气的排放和控制方案等。使用情况证实了设计方案的正确性。     

Development of hybrid electrochemical energy storage device based on LiFePO4 and activated carbon

基于磷酸铁锂（LiFePO4）和活性炭（AC）两种单体材料成功构建了磷酸铁锂/活性炭（LiFePO4/AC）复合正极。进一步,通过优化LiFePO4/AC复合电极中两种单体材料的质量比、选择亚微米尺寸的石墨为负极材料, 组装了基于“LiFePO4+AC/石墨”体系的电化学储能器件（锂离子电容器）,同时制备了AC/AC超级电容器作为参照。研究表明,不同类型黏结剂对AC电极的电容特性影响非常显著,其中LA133水性黏结剂的电极性能优于油性黏结剂的;此外,制备的LiFePO4/AC复合正极表现出了电容和电池的双重特性,且复合电极的构建有利于锂离子的嵌入和脱出。复合正极中LiFePO4含量为40%（质量分数）时,构建的锂离子电容器比能量为AC/AC超级电容器的4倍（约40 W·h/kg,以活性材料质量计）,可实现10 C快速充放电;5000次循环后,锂离子电容器和AC/AC超级电容器容量保持率相近,约为初始容量的75%。     

磷酸铁锂电池内阻连续动态测量与分析

磷酸铁锂电池内阻测量目前大多存在耗时长、测量结果不连续等问题。文章提出一种新型的内阻测量方法——双倍率曲线法。基于该方法,对不同温度下电池内阻进行测量并进行误差分析。结合误差分析结果发现,该测量方法的适用放电状态（state of discharge, SoD）区间为5% ~ 90%。对该区间内平均内阻与温度之间的关系进行定量分析,得到平均内阻随温度变化的关系式。相比于以往的其他测量方法,该方法的提出能够有效缩短内阻测量时耗,可为在线内阻测量的实现提供一定的研究基础。