基于单片机的锂离子电池多用途电路设计

为解决小功率便携式照明系统功能单一性及智能化等问题,将单片机控制技术应用到驱动电路中。对锂离子电池充电电路、LED驱动电路、移动电源驱动电路、单片机控制电路4种电路结构的应用方式进行了分析,提出了基于单片机控制的锂离子电池多功能驱动电路的设计方法。在整体性能上对驱动电路具有照明、应急灯、SOS信号功能,同时针对为手机等数码设备充电或待机供电功能进行了评价,并进行了8.4 W便携式LED驱动器样品测试实验。试验结果表明,该驱动电路充电电路稳定、功能多样化、线性调整率小且系统工作稳定。     

锂离子液流电池电极悬浮液的电子导电性建模及仿真

锂离子液流电池是一种新型可充电池,其电极悬浮液的电子电导率直接影响电池的充放电性能。研究针对电极颗粒为球形导电颗柱的静态电极悬浮液,通过建立电极颗粒导电网络的统计模型,分析电极颗粒连通率及平均接触数,计算其电子电导率随颗粒含量的变化关系。设计了一种导电通路搜索算法,结合电阻网络法进行计算机模拟。结果显示,当导电电极颗粒含量达16vol％左右时,电极悬浮液开始具有连续的电子导电特征。悬浮液电子电导率随电板颗粒含量的增加而增大。当导电电极颗粒含量为40vol％时,悬浮液电子电导率可达固态密实电极的50％。     

锂离子电池套管加热工艺及加热故障研究

利用有限元分析软件ANSYS对某锂离子电池套管加热工艺及加热故障进行了数值模拟研究,并对胶管进行了加热收缩试验研究。结果表明,加热时胶管的温度都是由胶管中部向两端逐渐降低;随着加热温度的升高,胶管的温差逐渐增大;合理的加热温度范围为(130~210)℃;加热故障不仅会导致胶管受热收缩质量不合格,而且会导致锂离子电池因温度过高而被损坏,甚至发生燃烧和爆炸;模拟结果与试验结果一致,表明所建立的胶管加热有限元分析模型是合理可靠的。     

复合负极锂离子电池的低温充电性能

相比人造石墨,软碳具有更好的低温循环性能.考察软碳与人造石墨复合负极材料在三元材料/人造石墨-软碳体系中的低温循环性能.使用软碳与人造石墨(质量比3∶7)复合材料的电芯,在-20℃下以1.0 C于2.5～4.2 V循环25次,放电容量恢复至初始容量的48.20％,高于使用人造石墨的34.73％.分析低温充电曲线可知,使...     

一种考虑储能动态特性的高速公路用能场景光储协同配置运行方案

作为能耗第三的交通行业,由于用能需求的增长以及疫情的影响,能源结构面临转型升级.光伏与储能技术的发展,为其在交通行业的应用提供了可靠支撑.该研究提出了一种考虑储能动态特性应用于高速公路场景的光储协调配置方案.首先,基于储能的物理放电特性,建立了储能寿命模型与等效寿命损耗成本.然后,提出了协同配置方案的优化模型,将等效寿...     

低成本无氟水系混合溶剂醋酸锂电解液研究

利用共溶剂1,5-戊二醇(PD)和聚乙二醇(PEG)改进13 m(m=[mol盐]/[kg溶剂]质量摩尔浓度)Li OAc作为水系锂离子电池电解液的电化学稳定窗口,研制低成本无氟水系混合溶剂醋酸锂电解液。通过红外吸收和拉曼散射光谱对电解液中水分子的活性进行表征,结果表明,在混合溶剂电解液中水分子的活性受到抑制。电化学测试表明电解液成分为2 m Li OAcPD_0.5PEG_0.5时,具有最宽的电化学稳定窗口3.10 V,使Li₄Ti₅O₁₂负极可进行可逆充放电,最后Li₄Ti₅O₁₂//Li Mn₂O₄全电池测试得到初始平台电压为2.3 V,能量密度为0.0616 k Wh/kg,相较于13 m Li OAc电解液具有更高的比容量和循环稳定性。     

电流特征对锂离子电池性能的影响研究

以镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和钛酸锂4种锂离子动力电池为研究对象,建立测试实验平台,并设计实验流程,综合电流曲线、放电倍率和环境温度等工况因素,研究运行工况对4种锂离子动力电池可用能量、温升的影响。实验结果表明：温度是影响电池可用能量的主要因素之一,钛酸锂电池可用能量受温度影响最小,磷酸铁锂电池受温度影响最大;放电倍率是影响电池可用能量的另一个关键因素,随着放电倍率的增加,4种电池可用能量均出现不同程度的衰减;阶跃电流或阶跃放电频率对镍钴锰酸锂电池和磷酸铁锂电池的可用能量具有较大影响。     

MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

采用原位生长法设计并合成了MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯的复合材料(Si/C@G),并应用于锂离子电池负极材料,该材料结构有效缓解硅基负极材料充放电过程的体积变化,促进了稳定的固态电解质中间相层的形成,提高了电极材料的电导率。Si/C@G负极材料在电流密度500 mA/g时经100次循环可逆比容量仍有1081.2 mAh/g;在电流密度5.0 A/g时其可逆容量达到949.6 mAh/g。Si/C@G负极在1.0 A/g的恒电流密度下循环500次后可逆比容量可保持在677.2 mAh/g左右,库仑效率可达99.84%,表现出良好的循环稳定性。     

基于数据驱动的电池系统泛化SOH估计方法

准确可靠的电池健康状态估计是保证锂离子电池安全运行的关键,同时为失效预警提供参考。提出一种适用于电池单体和电池组的健康状态估计通用方法。首先,提出基于局部充放电数据的电池单体高效健康因子提取方法,保证健康因子和容量的高相关性和实现健康因子的在线可获取性。其次,提出考虑电池组容量衰减和不一致性的特征生成策略,利用主成分分析获取融合特征,利用双时间尺度滤波和电池组等效电路模型拓宽特征提取方法的应用范围。然后,基于高斯过程回归算法框架,考虑健康因子和容量衰减的整体关系和局部变化提出改进的高斯核函数提高估计精度和可靠性。最后,利用多个试验数据集验证算法在不同应用条件下的泛化能力。估计结果表明,对恒流放电工况的电池单体估计误差小于1.28%,在动态变温条件下电池单体估计误差小于1.82%;串联电池组的验证结果表明在各种应用场景下估计误差均小于1.43%。提高了电池系统健康状态估计的精度以及在广泛应用场景下的适应性。     

层状正极材料力学劣化及改善措施北大核心CSCD

力学性质是材料的本质属性之一,随着锂离子电池应用于电动汽车、智能电网领域,活性材料的力学特性开始受到关注。动力电池、储能电池的循环寿命需要达到几千次,活性材料晶胞亦经历几千次规律的膨胀、收缩,材料颗粒的力学劣化成为必须面对的新挑战。本文以团队的研究结果为主,总结了锂电池层状正极材料力学劣化机制和改善措施。首先,讨论了正极材料的力学研究基础,明确正极材料符合弹性形变,可以使用胡克方程分析;其次,回顾了正极材料力学劣化行为符合“损伤-断裂”模型,应力产生缺陷,逐渐积累直至断裂,电解液会沿着裂缝扩散至电池内部发生副反应,造成循环跳水;最后,总结了抑制材料力学劣化的主要策略,重点介绍了降低晶胞形变和表面构筑刚性层,降低晶胞变化是通过减小材料应变降低颗粒应力,表面构筑刚性层是阻挡电解液扩散至开裂的体相,这些策略都显著提高了材料的循环寿命。总的来说,电极材料的力学劣化是无法避免的,但可以通过合适的改善措施,延迟、减缓力学劣化的影响。