锂离子电池充放电特性研究

本文初步分析了锂离子电池的结构原理，并在对锂离子电池多次循环充放电实验基础上，较详细的分析了锂离子电池的充放电特性，提出了其在充放电的过程中需要注意的几个问题，为锂离子电池的维护、保养和使用提供参考。     

锂离子电池的热稳定性和大电流充放电稳定性研究

利用电池测试系统和电化学工作站研究了DLG IRC18490柱形锂离子电池（LiCoO2/石墨C）b不同温度及不同电流充电条件下的稳定性,结合阻抗分析软件Zview对得到的不同测试条件下的电化学阻抗谱进行了拟合,对锂离子电池内部电化学反应重要参数I0进行了理论计算。结果表明,当温度从室温升高到60℃时,固体电解质膜(SEI)的电阻Rsei和电荷传递电阻Rct均增大,体电阻相对稳定。在不同的荷电状态下,Rct随荷电量的增加而减小。我们对I0进行了定量的计算,揭示了锂离子电池在不同充电电流和不同荷电状态下出现的不稳定性。这些研究结果对锂离子电池在常温下的应用具有重要指导意义。     

锂离子电池放电过程热特性实验研究

以18650锂离子电池为研究对象,利用简化的Bernardi生热模型和混合功率脉冲特性(HPPC)测试,进行相关的热特性实验,对锂离子电池在放电过程中的温升、生热量和直流内阻等特性进行研究.结果表明:电池在放电过程中的温升和生热量与放电倍率呈二次关系;电池在放电过程中的生热量以不可逆热为主,可逆熵变热所占比例小于5.4％,放电倍率越大,不可逆热所占比例越大;电池的内阻在较低的温度和荷电状态(SOC)下变化明显,随着温度的降低,电池的直流内阻不断增大,放电初期,电池的内阻基本保持不变,当电池的SOC降低到40％以下时,电池的内阻逐渐增大.研究结果可以为电池模组及电池包瞬态热模型的建立和分析提供依据.     

电动汽车用锂离子电池热特性试验研究

为研究锂离子电池的热特性,以3 200 m A·h、3.67 V圆柱形三元材料锂电池为研究对象,进行了不同温度、不同充/放电倍率的热特性试验和低温加热试验.试验结果表明:随着充/放电电流的增大以及环境温度的降低,电池温度快速升高,低温下加热可以提高锂离子电池的充/放电性能.     

电动汽车锂离子电池的生热特性

为研究锂离子电池的热特性,以3 200 mA·h、3.67 V圆柱形三元材料锂电池为研究对象,进行了不同温度、不同充/放电倍率的热特性试验和低温加热试验.试验结果表明：随着充/放电电流的增大以及环境温度的降低,电池温度快速升高,低温下加热可以提高锂离子电池的充/放电性能.

     

锂离子电池温度特性数值模拟

锂离子电池的飞速发展为各行业提供了广阔的空间,但锂离子电池的温度变化较为敏感,要加强对锂离子电池的高效热管理系统.通过对锂离子电池数值模拟分析,研究其电池内部温度分布、反应热及空气强制对流冷却.基于在三维基础上应用Comsol软件进行了模拟,并对其结果进行分析比较,且对锂离子电池散热和合理利用具有重要意义.     

低温型锂离子电池电解液研究

锂离子电池以高工作电压、长循环寿命、高能量密度、低自放电率等独特的优势在二次电池的应用中占据主导地位.但在较低温度下,由于充放电循环性能不好和续航里程短等缺点,又大大制约了锂离子电池的进一步推广应用.为解决这些问题,目前最常用的方法之一就是对电解液优化.文章研究了在常规电解液中以摩尔比0.5％添加低温性能较好的LiBF...     

电动车辆用锂离子电池热特性研究

为研究三元材料锂离子电池的低温性能,以国内某公司生产的三元材料2.6 A·h单体电池以及自制的23.4 A·h电池模组为研究对象,对不同放电倍率下三元材料锂离子电池放电电压、放电容量及温度等特性进行了研究.研究结果表明,当环境温度为-20℃时,单体和模组的放电端电压曲线呈非线性变化;单体电池的放电容量随放电倍率的增大而减小,电池模组的放电容量随放电倍率的增大而增大;电池放电倍率越大,电池的发热量越大,电池的温升越高,同一倍率下,电池模组中心电池的温升是单体电池温升的2.6倍.

     

镍氢电池充放电终止指标的实验研究

进行了镍氢电池的充放电实验,检测了电池工作时的电压、容量、温度和内阻,绘制了相应的曲线.上述4个参数的变化显著程度不同.借助曲线,讨论了镍氢电池充放电终止指标的确定原则.充电时,电池电压、容量和电池的温度可作为终止指标.放电时,电池的电压、容量和内阻可作为终止指标.总体而言,用容量作为充放电的终止指标比较准确,由此提出了以电池容量作为充放电终止指标的建议,所得到的结论对不同容量的镍氢电池具有参考意义.     

三元18650电池低温放电特性的实验研究

为研究三元材料锂离子电池的低温性能,以国内某公司生产的三元材料2.6 A·h单体电池以及自制的23.4 A·h电池模组为研究对象,对不同放电倍率下三元材料锂离子电池放电电压、放电容量及温度等特性进行了研究.研究结果表明,当环境温度为-20℃时,单体和模组的放电端电压曲线呈非线性变化;单体电池的放电容量随放电倍率的增大而减小,电池模组的放电容量随放电倍率的增大而增大;电池放电倍率越大,电池的发热量越大,电池的温升越高,同一倍率下,电池模组中心电池的温升是单体电池温升的2.6倍.     

智能LiMn2O4材料电特性测试仪的设计

为研究材料的电特性,设计一种智能LiMn2O4材料电特性测试仪．该系统分为上位机和下位机2部分,上位机为普通PC机,可完成对电池充放电过程全面监测及数据采集的监控、存储,实时显示各只电池充放电波形,及时分析数据并以图表方式输出等;下位机由单片机结合CPLD构成主控单元完成电池充放电状态切换、电压电流数据的上传等功能．上下位机通过RS232串行口通信,建立一套可靠的通信体系．整个系统实现了电池的充放电电压、电流的检测及充放电曲线的绘制．     

AGV数量规划及电池充电策略研究

在每台AGV (Automated Guided Vehicle)小车和充电桩成本固定的情况下,为解决如何合理规划AGV小车和充电桩数量,保证小车搬运工作效率最大化的问题,根据AGV使用场景中的车间大小、货架数量及车间的运行状况和AGV自身特性建立了数学模型。根据该模型计算出工作场景所需的AGV数量。在AGV数量固定的情况下,通过运行中的AGV小车同时达到需充电电量(SOC,State of Charge)的概率和电池的充放电特性计算出配套充电桩数量。通过工厂的单取货点,满仓货架的实际应用场景,验证了数学模型的有效性,并保证了小车搬运工作效率的最大化。     

圆柱18650锂离子动力电池放电及温度特性

能耗和环境问题促使电动汽车快速发展, 锂离子电池在电动汽车储能系统中具有重要的作用. 锂离子动力电池的特性与环境温度紧密相关, 倍率放电容量特性、荷电状态-开路电压曲线是反映电池基本性能的重要特性指标, 也是电池管理系统设计需要参考的重要参数. 该文对圆柱18650三元锂离子动力电池进行了相关的性能试验, 研究了单体和电池组开路电压变化规律、不同放电倍率下的电池容量和不同温度下的电池容量, 为荷电状态估算方法的研究及电池管理系统设计积累了数据.     

三元18650电池低温放电特性的实验研究

锂离子电池（lithium-ion battery,LIB）由于其高能量密度、易维护、循环寿命长和环境污染小等优点得到了快速发展,逐渐成为了电动汽车动力系统的首选.然而,锂离子电池的热稳定性较差,在某些滥用条件下可能会引发火灾、爆炸,从而造成人身伤害和财产损失.锂离子电池的安全问题严重阻碍了电动汽车等相关领域的发展,因此电池安全性的深入研究势在必行.分析了近期由锂离子电池着火引发的电动汽车安全事故,基于国内外学者关于锂离子电池热安全的研究,详细讨论了锂离子电池的热失控化学反应机理,并对目前动力锂离子电池的热安全研究进展进行了概述.研究结果发现,锂离子电池的自燃问题是造成电动汽车火灾事故频发的主要原因之一.虽然目前关于锂离子电池热失控的反应机理及影响因素等方面的研究已经取得了较大进展,但有关详细的电池火焰机理及火焰传播过程等方面的研究仍然较少,并且还未发现能够有效解决电池自燃问题的方法.故如何提升电池安全性能仍是亟待解决的问题.

     

钒液流电池的建模与充放电控制特性

随着风电场、光伏电站并网穿透功率的不断增加,风电场、光伏电站输出功率随机波动性给电网的安全运行带来了一系列影响,储能技术平滑风电场、光伏电站输出功率波动是有效手段之一,因此对储能媒介建模及充放电控制方式的深入研究至关重要.钒液流电池作为一种新型储能电池,具有功率密度和能量密度独立控制、充放电循环寿命长、动态响应快、维护简单等优点,适合于可再生能源发电系统应用.研究钒液流电池（VRB）的充放电模型、电池可用能量预测、荷电状态SOC及充放电输出特性,构建10 kW/h VRB仿真系统模型,详细研究VRB的恒功率、恒电流充放电模式和充放电效率,并讨论应用于独立光伏发电系统的VRB优化充电方式.     

5V锂离子电池正极材料的制备和电化学性能研究

用液相法合成出用锂和镍取代的尖晶石锂锰氧化物正极材料.用XRD和FTIR对其进行了表征,并探讨了其在有机电解液的电化学性能.研究结果表明:在锂锰氧化物掺入适量的镍(锰∶镍的摩尔比为1.4∶0.6)可以改善尖晶石LiMn2O4的循环性能,提高放电平台,使其大部分容量往高电位方向移动,电池的放电电压提高,这样的材料适合做5V电池的正极材料.     

飞轮电池能量特性的仿真研究

提出了应用飞轮电池的运转状态 k来类比化学电池的荷电状态 SOC,并建立了相应的飞轮电池能量模型 ,运用 Simulink对一种典型飞轮电池进行了仿真计算     

动力锂离子电池老化速率影响因素的实验研究

针对动力锂离子电池的老化现象,以高比能量锂离子电池LG-21700为研究对象,以放电容量、欧姆内阻以及极化内阻作为表征参数,基于电池测试系统分别探究了充电倍率、放电倍率、充电截止电压、放电截止电压以及环境温度5种老化应力对电池老化速率的影响.研究结果表明:充放电倍率越大时,容量衰减速率越快,欧姆内阻和极化内阻的增长速率越快;充电倍率是影响老化速率的决定性因素,当充电倍率达到1.00 C时,电池的循环性能极差;充放电的截止电压区间越大,电池容量衰减速率以及欧姆内阻、极化内阻的增长速率越大;恒流恒压的充电方式有助于延缓老化;动力电池在低温环境中进行老化时,由于锂沉积的作用,其容量衰减速率以及内阻增长速率剧烈升高.综合考虑电池的容量特性、循环特性以及工作温度,在30～35℃进行充放电不仅可以延缓电池老化,还可以提高电池的工作性能,保证电池安全.综上,减小充放电倍率、充放电深度以及在合适的环境温度使用电池可以有效延长电池的使用寿命.     

电池储能系统充放电控制策略仿真研究

在含有多类电源的供电系统中,对电池储能系统进行良好的控制可以使供电系统更为安全、稳定与经济的运行。基于储能电池充放电过程中的动态响应速度和控制性能,采用双闭环PI控制搭建了双向半桥DC/DC变换器,并在MATLAB/Simulink中搭建储能系统的整体模型,对储能电池的充放电控制过程进行了仿真实验。实验结果验证了模型的正确性以及控制算法的可行性和有效性。     

基于SOC的V2G充电桩充放电控制策略研究

随着环境污染日益严峻,V2G技术越来越受到人们的重视.针对电动汽车电池"荷-源"双重性,采用AC/DC和DC/DC两级式拓扑结构,提出一种结合用户选择和电动汽车SOC的控制策略,来控制电动汽车和微电网之间能量双向流动.其中AC/DC采用前馈解耦的电压电流双闭环实现整流或逆变,DC/DC在降压充电时采用恒流控制,在升压放电时采用恒压控制.该策略会优先选择用户输入的工作模式,当用户无输入时会根据电动汽车电池SOC、当前电网运行状态和当前电价自动选择充电或放电工作模式,通过搭建仿真模型及结果分析,证明模型和控制策略的正确性和有效性.