航空钴酸锂电池的温度特性研究

温度对锂电池的容量和充放电特性等关键指标有着重要的影响,对其进行研究可以为锂电池的实际使用和维护以及SOC估算提供依据。以航空钴酸锂电池为对象,通过实验研究其容量、充放电曲线在不同环境温度下的变化规律。结果表明:在环境温度高于20℃时电池容量变化不明显,但在环境温度低于0℃时,电池容量将快速下降。在低温环境下充电时,电池容量在平台区时变化很大,且上升速度明显大于在高温环境下。在低温环境下,特别在低于-20℃时,电池在放电过程中电压下降速度激增。放电初期,电池电压下降较快,进入平台区放电速度减慢,但一旦电池电压低于3.7V,电压急速下降。     

低温锂电池智能充放电模块设计

详细阐明了低温锂电池智能充放电电路设计,并通过实验研究验证低温锂电池的容量和充放电特性。研究结果表明:基于BQ2057充电管理芯片和MIC29302稳压芯片设计的充放电电路实现了对锂电池的科学充放电,实际应用中充电、供电稳定可靠。     

锂电池充放电模型及关键参数影响研究

建立了锂电池充放电模型,并在Matlab上形成锂电池模型库,改变关键参数,分析锂电池中各参数对充放电曲线的影响,通过调整锂电池模型中的关键参数提高模型精度。最后,以天康TKLD-48 V/52 Ah系列锂电池实际充放电数据为例,将仿真曲线与实际充放电曲线对比,计算出模型的绝对误差小于3%,符合需求。     

三元锂电池内阻特性的研究

以2.9 Ah三元锂电池为实验对象,参考FreedomCAR功率辅助型混合动力车电池测试手册,利用HPPC混合脉冲功率测试方法测试不同脉冲电流大小、不同脉冲时间长度下充放电过程中的内阻,实验温度为25℃,得出充放电状态下内阻的变化规律。实验结果表明,随着SOC的增加,充放电过程的内阻都呈现减小趋势,放电过程的内阻R值高于充电过程的内阻R值,且SOC=0.3后,放电过程的R值趋于稳定状态;随着脉冲电流大小的增加,内阻R值减小;随着脉冲时间的增加,内阻R值增加;SOC=0.1和SOC=0.2时的内阻R值明显大于SOC=0.3到SOC=0.9时的R值。     

高镍三元正极锂电池循环衰减分析

本研究专注于高镍三元正极锂电池循环性能的试验,先通过循环测试,得到该电池的容量衰退结果,之后用容量增量分析法对不同循环次数后的电池进行容量增量分析,预估其容量衰减原因,最后对循环后的电池进行拆解,分析电池正负极结构和表面元素组成后进一步确认电池的衰减原因.     

极端工况下动力锂电池模组散热特性研究

针对基于膨胀石墨/石蜡复合相变材料(composite phase change material, CPCM)电池模组在极端工况下的散热性能问题,提出采用高导热石墨片(graphite sheets, GS)来提高方型动力锂电池模组在大倍率充放电循环工况下的热管理性能,建立了基于CPCM/GS电池模组二维热模型,利用曲面响应法探究了大倍率放电工况下石墨质量分数、CPCM压缩密度对电池模组散热性能的影响,以及在充放电循环工况下GS对电池模组温控和温均性能的影响,结果表明随着石墨质量分数和CPCM压缩密度增加,电池模组最高温度和最大温差均减小;在充放电循环阶段,与CPCM模组相比,CPCM/GS模组表现出更好的温控和温均性能。     

压力对三元锂电池膨胀及充放电性能的影响

用三元锂电池制成的电池组必须用结构件进行封装,其封装的压力及在充放电过程中发生膨胀产生的压力都对电池性能有很大影响。通过对50 Ah软包装锂电池在恒压和恒变形两种状态进行了测试,实验结果显示:在0~5 000 N的恒压力下0.5 C充放电,单电池电压在3.0~4.2 V范围内,电池厚度最大膨胀量基本保持不变,为电池厚度的1.8%左右;电池容量随着压力的增加有所降低;在0~5 000 N压力范围内保持变形不变下进行0.5 C充放电,电池充放电过程承受的压力相对初始压力的变化量为40%左右,电池容量随初始压力增加有所降低。     

航空用动力锂电池组工作特性分析

针对锂电池成组后使用寿命缩短、安全性能降低等问题,对成组后的锂电池的工作特性做出研究分析。对航空用锂电池进行建模并基于扩展卡尔曼滤波算法估计其剩余电量。通过对电池成组前后进行常温下9 A充电、45 A放电以及循环充放电等实验测试,绘制出锂电池组及单体的性能曲线图,分析锂电池组的工作特性。实验结果表明:成组后锂电池的工作特性不同于单体的特性。该研究能更好地推进锂电池的成组应用,同时为航空用动力锂电池组的检测维护和健康管理提供很好的研究基础和依据。     

磷酸铁锂电池作为变电站用直流电源的特性

为了探索磷酸铁锂电池取代铅酸蓄电池作为变电站用直流电源的工作特性,通过浮充电测试,对铅酸电池和磷酸铁锂电池在不同浮充电压下的浮充电流特性、搁置特性、模拟工况放电特性等方面进行比对分析,发现磷酸铁锂电池具有远远超过铅酸蓄电池的大电流放电能力;磷酸铁锂电池具有不同于铅酸蓄电池的浮充特性,建议其浮充电压应选择在3.50 V左右。对磷酸铁锂电池组进行长时间浮充试验发现,在室温下3.6 V电压浮充运行一年后,其容量保持率高达96.06%。     

荷电状态对锂离子电池电化学性能的影响研究

以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O为主要正极材料制备锂离子电池,通过循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流间歇滴定技术研究了过充状态、过放状态和正常使用条件下锂离子电池电化学参数变化规律。结果表明,锂离子电池在过充、过放时,固体电解质界面(SEI)膜遭到破坏,电荷转移和离子扩散难度增加,电池整体电阻增大,安全性降低;然而,以恒电流间歇滴定方式将电池过充到4.5 V时,电池正、负极材料结构的改变具有可逆性,电池可以恢复到正常状态;将电池过放至2.5 V后,正极或负极材料的结构遭到严重破坏,该破坏过程不可逆。该项研究结果对于明确荷电状态对电池整体性能的影响、开发新型电池检测技术并进行电池安全设计具有重要意义。     

锂离子电池高倍率放电性能研究

对锂离子电池高倍率放电性能进行了研究。发现电池设计对锂离子电池放电性能具有较大的影响,设计了一种新型的锂离子电池的电极。研究了电极活性物质与导电剂、粘结剂的配比,电极片的面密度、压实密度对锂离子电池高倍率放电性能的影响,通过实验研究得到了一种高倍率放电性能良好的锂离子电池,该电池放电容量高,放电平台平滑,平台电压较高,循环性能较好,且电池放电时表面温度不高。分析锂离子电池高倍率放电循环曲线时发现了放电容量变化的一个规律,给出了针对锂离子电池高倍率放电的一种充、放电制度。     

锂离子电池电解质锂盐的研究进展

按照锂离子电池对电解液的要求,即较高的离子电导率、良好的热稳定性、较低的化学活性和优良的环境适应性,总结了锂离子电池电解液中无机锂盐和有机锂盐的研究进展,对未来的锂盐发展进行了展望。     

锂离子电芯和电池组被外物刺破后的影响研究

通过对锂离子单体电芯和电池组在不同使用状态中遭受外物刺破后的影响研究,分析锂离子电芯和电池组在使用时遭受外物刺破后对人身和财产的影响程度,为锂离子电芯和电池组的使用提供必要的依据。     

锂离子电池在充放电过程中的产热研究

为保证电池在使用过程中性能的正常发挥和安全使用,以不同材料组成的商业化圆柱型锂离子电池为研究对象,采用绝热加速量热仪和充放电仪在线研究了锂离子电池充放电过程中的产热行为。结果表明:LiFePO4体系电池在放电过程的放热量最低,因此在车载电池使用中具有绝对优势;Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2体系电池产热量略高于LiFePO4体系,从数值分析,尚可应用于车载电池领域,而LiCoO2体系电池由于产热量巨大,而不适宜于在车载电池中的应用。通过对半电池的放热研究发现,LiCoO2体系电池放电过程的产热决定因素为正极;而LiFePO4和Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2体系放电过程主要产热因素为负极。     

锂离子动力电池脉冲功率特性的研究

对自行研制的17Ah高功率型锂离子动力电池室温下的脉冲功率特性进行了研究。采用控制电流和控制功率脉冲充放电的方法研究电池在50%SOC下的脉冲充放电特性,然后以控制电流脉冲充放电模式循环,研究电池容量和功率的衰减规律。结果显示,电池在控制电流脉冲充放电模式下的功率变化范围为-500～338W,能量效率为96.2%;在控制功率脉冲充放电模式下的电流变化范围为-51.7～39.4A,容量效率为93.7%。电池以控制电流脉冲充放电模式循环1.7万次(2833h)后容量衰减了7.9%,放电功率衰减了13.1%。发现循环过程中容量和功率的衰减都呈现出先快后慢的衰减规律,功率的衰减主要发生在前1000次循环。     

锂离子蓄电池碳负极嵌锂过程的研究

用交流阻抗法对ＰＡＮ基碳纤维、石油焦、沥青焦、针状焦进行了嵌锂过程的研究。ＰＡＮ基碳纤维的阻抗图谱由高频区ＳＥＩ膜容抗半圆、中频区电化学反应容抗半圆、低频区垂直线组成,低频部分为典型的固相有限扩散有效层效应。焦碳电极的阻抗图谱与ＰＡＮ基碳纤维相似,只是低频部分为４５°斜线,具有半无限扩散特征,表明嵌锂过程是由固相扩散和电化学步骤混合控制。石油焦随准稳态电位（开路电位）的升高,Ｒｃｔ值、Ｗａｒｂｕｒｇ 系数σ、固相扩散系数Ｄ均增大,反映了高电位下的电化学极化增加,扩散极化也增大了,嵌锂反应难以进行,嵌锂量减少。石油焦和沥青焦在不同循环次数的Ｒｆ、Ｃｆ、Ｃｄ、Ｒｃｔ、σ的变化说明了电极性能不变,阻抗图谱基本不变。若Ｒｆ、Ｒｃｔ、σ增大,则放电容量衰减,碳的内部结构发生了变化     

中等功率型锂离子蓄电池的研究

研制了中等功率型锂离子蓄电池,对电极材料、电解液体系的选择及电池的制备与化成进行了研究,并进行了一系列电池性能的测试试验.试验结果表明,中等功率型锂离子蓄电池的额定容量为24Ah,比功率达到452W/kg,比能量达到123Wh/kg,4C放电倍率特性良好.在过充、短路、针刺、挤压试验过程中不起火、不爆炸,安全可靠性高.2C放电循环100次后容量为初始容量的91%,能够满足对电池中等倍率放电的要求.     

锂离子蓄电池循环性与安全性的相关分析

循环性能是评价锂离子蓄电池长期正常使用的重要指标.一定的循环周期后将会发生容量的衰减,引起电池安全性能的变化.通过测试锂离子蓄电池循环前后容量、内阻、厚度的变化,对比了循环前后正、负极材料状态的变化,并采用XRD、SEM测试方法进行了研究,总结出锂离子蓄电池的循环性能与安全性能的关系,并从电池热力学角度进行了一定的解释.