三元锂离子动力电池过充行为特性实验研究

本文中以电动车用额定容量为30 A·h的三元软包LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)锂离子动力电池单体为研究对象,研究其在不同充电倍率条件下的行为特性。结果表明,锂离子电池过充过程可分为4个阶段;电池表面最高温度位置不是固定不变的;在大部分测试时间内,最大温差(MTD)都小于1℃;充电倍率对锂离子电池过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,而过充测试时间和测试结束时的荷电状态(SOC)随着充电倍率的升高而降低。本研究为富镍锂离子动力电池的安全性设计和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供了参考。     

基于电化学模型的车用锂离子电池安全快速充电算法CSCD

传统的快充方法可提升锂离子电池充电速度,但容易损害电池寿命,甚至造成安全问题。基于面向控制的锂离子电池电化学机理模型,提出了全新的快速充电算法。针对一款42Ah镍钴锰(NMC)三元锂离子电池,采用该算法进行了快速充电测试,讨论了开发策略中关键参数阈值电势、初始充电倍率的取值对算法效果的影响。结果表明:该方法实现了该款锂离子电池的安全快速充电,在保持电池不析锂情况下将电池充电速度提高了20.5%;算法中的阈值电势主要影响充电时间,而初始充电倍率影响负极过电势最低值。     

锂离子电芯传热行为与热管理设计

锂离子电池热管理设计大多从电池封装层面考虑热管理与电池系统的结合,容易忽略对电芯本身传热行为和电芯级热管理设计的细节研究。为此,研究方形锂离子电芯传热行为和影响电芯传热的关键参数,建立方形锂离子电芯传热数学模型,通过不同传热位置、传热面的对比计算进行测试验证,确定方形锂离子电芯最佳的热管理设计传热位置。研究结果可为锂离子电池热管理系统优化设计提供参考。     

新能源汽车动力电池锂沉积现象研究

文章主要研究新能源汽车动力电池在低温以及快充条件下电性能的衰减与伴随产生的锂沉积现象。通过模拟低温快充测试条件,对电池进行充放电处理;再对电芯进行物理拆解,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、气相色谱质谱联用仪等材料分析手段对电芯电极片进行锂枝晶的形貌、金属元素价态和气体成分的分析。基于电芯的电性能与材料层级现象之间的关联研究,有助于从机理上理解电池电性能的表现。文章通过优化电池监测的控制条件,发展一种无损检测的技术方案,用于监测动力电池由于产生锂沉积而导致的性能衰减,以及时预警安全隐患来提高电动汽车的安全性。     

800 V电气架构将如何演进？

<正>800V架构是全级别车型实现快充的主流选择。对于电池端,快充实质上是提升各电芯所在支路的充电电流,而随着单车带电量超100 kWh以上的车型持续推出,电芯数量增加。为了兼容全级别车型快充功能,800 V电气架构成为实现快充的主流选择。     

基于热平衡法的方壳电池电芯温度预测模型

据不完全统计，电动汽车大多在充电过程中发生自燃，如何在热失控前通过温度进行预警显得尤为重要。针对方形锂离子电池，构建了适用于嵌入式应用的电芯温度预测模型。通过试验精准测量电池各项热物性参数，对电池表面和电池卷芯分别进行热平衡分析，建立不同的能量守恒方程，对电池进行网格划分，进一步构建电池三维温度预测模型。仿真结果表明，热平衡模型不仅能够预测出电池每一部分的温度，而且预测的电芯温度误差不超过0.35 ℃，对快充条件下的电池温度预测有重要意义。     

车用动力电池“呼吸效应”的研究

车用锂离子动力电池在充放电过程中由于电极材料中锂离子的脱出和嵌入而产生的"呼吸效应"受电池材料、环境温度和充放电倍率等的影响较大,且与电池的健康状态有密切关系。本文中为一款车用锂离子电池设计并制造了电池厚度的测试装置,用来研究电池在不同倍率、不同温度下的"呼吸效应"。结果表明,倍率越大,温度越低,则电池的"呼吸效应"越弱。     

大倍率放电时电动汽车用锂离子电池的热性能

为保证锂离子动力电池安全、可靠和高效的运行,实验研究了其在大倍率放电时的热性能。实验中,对于一款商业电动车用3.2 V、50 Ah锂离子电池,用充放电测试仪和温湿度巡检仪,控制放电倍率为1C~3C(50~150 A)。结果表明:电池放电倍率越大,电池两端工作电压平台越低,电池放电量越小,电池表面的温升率越大。当放电倍率达到3C(150 A)时,电池表面温度超出其安全工作温度,因而,锂离子动力电池在大倍率放电时,需要为其增加散热设备。拟合了一组用于计算不同放电倍率下电池的瞬时产热量的经验公式。这些公式可用于锂离子动力电池的辅助散热设备的设计和选择。     

动力锂离子电池温度场的计算机仿真分析

针对放电过程中,锂离子电池生热和散热问题,利用有限元分析软件ANSYS/Fluent,模拟分析锂离子电池在不同对流换热系数和不同放电倍率条件下的三维温度场分布情况。结果表明,锂离子电池温度场分布情况与对流换热系数和放电倍率存在一定关系。     

接触电阻不一致对电池模块温度影响分析

电动汽车动力电池的电连接接触状况是电池组整体性能能否充分发挥的关键因素之一。为了分析不同电连接接触状况对磷酸铁锂电池模块的温度影响,论文基于有限元仿真平台ANSYS/Fluent,研究了三组不同接触电阻的串联电池模块在0.5 C、1 C、2 C放电倍率下的温度分布。结果表明,在相同放电倍率工况下,接触电阻的增大会使不同电芯组的最高温、最低温都有明显的上升趋势;最高温、最低温的差值也随着接触电阻的增大而增大;同一电池模块的不同电芯的不同部位也因为接触电阻的存在出现较大的温度差异。     

电动汽车锂离子电池脉冲加热技术研究进展EI北大核心CSCD

低温环境下,电动汽车锂离子电池存在可用容量降低、充电困难和循环寿命衰减等问题,严重制约了锂离子电池的应用,因此,确保锂离子电池在合适的温度范围内运行至关重要。电池脉冲加热技术具有加热速率快、温度均匀性好和系统结构简单等优势,是解决锂离子电池低温应用难题的有效手段。本文中从脉冲加热方案、脉冲控制参数和脉冲加热策略3个方面对脉冲加热技术的研究进展进行了综述。首先,介绍现有脉冲加热方案优劣势,其次,总结不同脉冲控制参数下锂离子电池的温升和容量衰减特性,最后,对比不同脉冲加热策略对锂离子电池低温性能的影响,指出脉冲加热技术未来发展的方向。     

三元电池将成为主流技术

正说到电动汽车,就不得不提特斯拉,那么,特斯拉所用的是什么电池?恐怕很多人就不清楚了。事实上,特斯拉所用的电池,跟早年的笔记本电脑电池是同一类型的,都是18650型锂离子电芯,即电池的直径为18mm,长度为65mm,圆柱体型的电池。只是,笔记本电脑电池只有6~12只电芯,而特斯拉的电芯数量超过7000只。     

锂离子电池安全检测传感器研究进展

近年来, 由于热失控引发的锂离子电池安全事故频繁发生, 严重影响了新能源汽车运行安全, 作为保障车辆运行安全的有效手段, 对电池系统进行安全检测尤为重要。为提高锂离子电池的性能、延长循环寿命, 减少热失控安全事故的发生, 需要利用传感器技术对电池工作状态进行实时监控和检测。根据电池正常和异常工作状态下各物理量的变化, 常用的安全检测信号有应力应变、温度以及特征气体等。目前, 用于检测上述信号的安全检测传感器在电池状态检测方面已得到了广泛的应用。然而, 传统的传感器存在着体积大、灵敏度低、不耐电解液腐蚀等问题。对新型光纤布拉格光栅传感器、柔性薄膜传感器以及半导体式气体传感器的工作原理进行概述, 总结了上述3种传感器在锂离子电池应力应变、温度和气体检测的应用现状, 并从稳定性以及灵敏度等角度指出当前研究的不足, 如光纤布拉格光栅传感器电池体系适用性差, 插入式薄膜传感器影响电池性能, 半导体气体传感器精度和寿命低等问题。如何以经济、安全和实用的方式将传感器安装到电芯中, 减轻实际应用中传感器对电池循环性能的影响以及提高传感器信号传递的稳定性、精度、灵敏度, 是锂离子电池安全传感器开发面临的挑战, 仍然需要在传感器、电池设计等方面开展大量实验研究。      

人造石墨-硬碳复合负极材料的性能研究

为了改善锂离子电池的低温性能,将硬碳和石墨负极材料复合起来,制备成人造石墨-硬碳复合负极材料。采用不同比例的人造石墨-硬碳复合材料制备扣式电池并测试了其电化学性能。结果表明,硬碳∶人造石墨=3∶7比例的材料具有最优的综合性能。使用该比例复合负极制作全电池进行性能测试,结果显示该复合负极材料对锂离子电池的低温放电性能有明显的提升,并且还具备良好的倍率性能和低温循环性能。     

一种高倍率充电液冷模组开发与设计

针对于纯电动力电池系统商用客车设计一种基于方形锂离子电池的电池液冷系统。通过对比模组底部冷却和侧面冷却模拟结果,说明大容量高倍率充放电模组实行侧面液冷的必要性。并针对于侧面液冷方案,设计了一款标准化液冷模组。侧面液冷模组综合考虑了电芯热膨胀,以及导致冷却效果不佳的冷板与电芯侧面接触等因素。     

标准模组模态法简化建模研究

电池结构从电芯内部正负极及隔膜厚度的微米量级,到模组的毫米量级,再到电池系统和整车的米量级,结构尺寸跨度大;因此在电动汽车整车及电池系统有限元分析中,对电芯或模组的简化非常必要。在某标准模组有限元分析中,通过电芯模态频率试验,对比标定电芯简化模型材料参数,并获得准确的电芯简化模型,用于模组建模分析;对比模组详细建模计算与试验结果,二者共振频率误差小于1%;采用模态相等方法进行模组简化,模组简化建模约束模态结果与详细建模结果的误差小于1%;模组简化建模单元数量从10多万个降为5000个,单元数量去除率大于95%,在保证性能等效的同时有效降低单元数量,对整车有限元分析和电池系统有限元分析具有重要意义。     

英菲尼迪车UKDA-Y51油电混合动力系统主要部件的结构分析

<正>1锂离子电池(1)基本结构。英菲尼迪车UKDA-Y51油电混合动力系统采用高功率的薄层分电池式锂离子电池,是目前镍氢电池功率密度的2倍,可以执行快速的充、放电。锂离子电池组由12个电池模块串联构成,每个电池模块由8个分电池构成,每个薄层式分电池的额定电压为3.6 V,这样电池组的额定电压为356V。锂离子电池组的冷却系统结构及气流途径如图1所示,由于有均匀的     

电亮未来 捷豹I-PACE迎来首批车主交车仪式

正新英伦豪华纯电轿跑SUV捷豹I-PACE,在本届广州车展迎来首批车主交付仪式。I-PACE配备81 kWh的高科技锂离子电池,续航里程最高可达456km (在NEDC新欧洲行驶工况测试下)。在使用直流快充模式(100kW)的情况下,可在40分钟内将电池从0充至80%,而充电15分钟即可实现100km的续航里程。     

A Research on the Affecting Factors of Thermal Safety in Lithium-ion Power Battery

根据锂离子电池的结构和热传导理论,建立了锂离子电池的三维稳态温度场的计算模型,分析了影响锂离子电池热安全性的主要因素.在此基础上,建立了某型号锂离子电池的有限元模型,并计算了不同放电倍率和不同对流系数下的电池三维温度场分布,为电池组温度场分析及其冷却系统设计奠定基础.     

车用大尺寸锂离子动力电池性能的仿真与分析

为探究车用大尺寸锂离子动力电池内部性能不一致性,基于伪二维理论,建立了二维仿真模型.引入集流体区域电势分布及边界条件,对10～150 cm不同长度电极的电池建模仿真,分析了倍率性能、容量发挥率、阻抗等电性能及局部析锂.结果显示:长度为100 cm的电池在3 C大倍率充电时正极集流体压降高达0.1 V,充电容量发挥率仅为...