熵热系数取值方式对锂离子电池热模型精度的影响

为了提高锂离子电池热模型的生热仿真计算精度,研究了熵热系数取值方式对三元锂离子电池热模型精度的影响。在所建立方形电池的三维热物理模型的基础上,考虑到三元电池熵热系数的非平滑变化规律,提出了电池熵热系数的分段式表征模型。通过仿真、实验分析研究了所提新模型与传统熵热系数取值方式在常温(25℃)自然对流、不同放电倍率条件下的电池温升,结果表明:采用变熵热系数的热模型精度高于传统定熵热系数热模型,其在1C、1.5C、2C放电倍率下的仿真曲线最大误差和均方根误差均明显小于后者,其最大误差在所进行实验中均在1℃之内。     

LiMnO_2优化三元锂离子方形电池的性能研究

三元正极材料(NMC=Ni,Mn,Co)与LiMnO_2混合优化后,制备了额定容量为17. 1 A·h的方形三元锂离子电池,并对其进行了标准充放电、倍率、高低温、不同工况及老化测试。结果表明:该电池充放电平台比未经LiMnO_2优化的电池高0. 11 V,表现出优异的大倍率和高低温性能,在GB/T31484及新欧洲应力测试工况(DST)下均有良好的使用性及动态特性,并且在老化试验中展现出长的循环寿命和良好的放电平台保持特性; 1/3C倍率放电中压为3. 76 V,明显高于纯相NMC材料(3. 65 V); 0. 9 C及1. 8 C倍率下的放电容量分别为0. 3C倍率下放电容量的99. 3%及98%;在40℃及-20℃下的放电容量分别为25℃下的89. 7%及101. 0%; 1 C倍率下经过500次循环放电容量保持率高于92%。     

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。     

复合材料LiFePO4／C的制备及电性能研究

以柠檬酸为碳掺杂剂,通过高温固相反应于不同煅烧温度(500℃～800℃)下合成LiFePO4/C锂离子电池复合正极材料,X-射线衍射和恒电流充放电等测试表明:通过碳掺杂可有效地提高磷酸铁锂的电性能.在700℃下煅烧所得样品具有最高放电比容量,以0.2C倍率充放电,首次放电比容量为138.6mAh/g,以2.0C倍率放电,其放电比容量为117.2mAh/g.且该复合材料的循环性能好.     

能量型磷酸铁锂动力电池直流内阻测试及分析

以1.5 A·h圆柱形磷酸铁锂电池为研究对象,采用HPPC测试法在常温环境下进行了不同电流倍率、不同脉冲时间和不同电流方向的试验验证,分析了3种因素对直流内阻测试结果的影响,得到了常温环境下充电态/放电态欧姆内阻和极化内阻的变化规律。实验结果表明:欧姆内阻在数值上远大于极化内阻;极化内阻比欧姆内阻对SOC更敏感;极化内阻随着脉冲时间长度的增加而增加,且这种增加趋势随着脉冲时间长度的增加逐渐减小;电池充放电状态对欧姆内阻的影响较小,对极化内阻的影响较大;电流倍率对欧姆内阻的测量结果影响较小,极化内阻随着电流倍率的增加呈线性减小。     

充电倍率对高功率型磷酸铁锂动力电池循环寿命影响的研究

以高功率型磷酸铁锂动力电池为研究对象,通过开展不同充电倍率的循环寿命试验,验证充电倍率对动力电池循环寿命的影响。通过汇总分析动力电池放电直流内阻、放电功率和放电容量等性能表征参数的变化规律,建立不同充电倍率下动力电池的寿命模型。研究结果表明:样品的放电直流内阻随着循环次数的增加不断增大,充电倍率对增长率和增长幅值均有影响;样品的放电功率随着循环次数的增加不断衰减,充电倍率对衰减率和衰减幅值均有影响;样品的放电容量随循环次数的增加呈明显的二次多项式的衰减趋势,符合公式y=a+bx+cx2。最后,以放电容量为寿命表征参数,构建了不同充电倍率和循环次数的寿命模型。     

热失控状态气液两相的锂离子电池建模及修正方法研究

锂离子电池在应用过程中因滥用而发生热失控现象,导致电池内部产生大量气体,传统的固液两相模型难以准确描述热失控机理。针对以上问题,以18650电池组为研究对象,构建气液两相的锂离子电池模组的电化学-热耦合模型,研究了热失控气体对锂离子电池内部应力、温度、电解液浓度的影响规律,同时利用COMSOL Multiphysics 5.5软件进行了有效性验证和理论模型修正。研究结果表明,锂离子电池热失控气体对电池内部应力、温度、电解液浓度有着明显的正反馈影响规律。内部应力的理论修正值与仿真值峰值均在相近时刻出现,且误差为0.04 MPa,计算精确率提高了80%。电池内部温度到60℃左右时发生热失控,产生的热失控气体在内部温度升高到160℃时被点燃,640 s时达到最高仿真温度,修正温度分别为177、172℃,热失控气体产生的热点现象是影响电池包内部的温度分布不均的主要原因。电解液浓度理论修正值和仿真值从1 200 mol/m³同步下降至837 mol/m³,形成气液两相流,电解液与电极材料反应和分解造成了电解液浓度降低。     

纯电动汽车动力电池组液冷系统优化及冷却性能研究

散热问题是影响电动汽车电池寿命以及行车安全性的重要因素。针对目前电动汽车动力电池导热系数较低、液冷系统结构不合理等问题,对18650型电池的散热问题进行研究。分析了电池放电过程中的生热特性,建立电池组模型,对其放电过程进行热仿真。根据仿真结果中存在的问题,对冷却系统结构进行优化设计。同时,为研究冷却液初始温度对液冷系统冷却性能的影响,分析了不同冷却液初始温度下电池组温度变化情况。仿真结果表明:优化后的液冷系统结构可有效提高电池组的导热效率,在放电开始后272 s内使电池组内最大温度差达到标准,传热率提高了47. 7%。在20～30℃范围内,随着冷却液温度的升高,放电终止时电池组内的最大温度差逐渐降低,达到标准温差时间有效缩短,在采用逐步降低冷却液温度的方法后可进一步提升液冷系统的散热能力。     

计及循环寿命的锂离子电池优化使用研究

提出了一种缩短锂离子电池荷电状态使用区间并降低荷电状态高端充电电流的锂离子电池使用方法。以25 Ah三元锂离子电池为研究对象,设计了所提优化使用方法与不考虑放电深度和充电电流的电池使用方法的对比循环寿命试验,从电池容量、Ah吞吐量两方面对比分析了2种试验结果。利用锂离子电池老化过程中容量增量曲线的变化特性分析了2种使用方法的电池循环寿命衰减特性,以证明所提锂离子电池使用方法的有效性和安全性。     

VC—Li2 CO3电解液添加剂对锂离子电池TMP基阻燃电解液电化学性能的影响

以磷酸三甲酯(TMP)为阻燃添加剂制备了4种锂离子电池电解液1mol·L-1LiPF6(1-y%)(ECn-DMC1.0-EMC1.0)-y%TMP((n,Y)=(1,44%),(1.5,39%),(2,35%),(1.0,0%)).考察了碳酸亚乙烯酯--碳酸锂添加剂对采用磷酸三甲酯阻燃添加刑的电解液的石墨负极与LiCoO2正极电化学性能的影响.结果表明,制备的1mol·L-1LiPF661%(EC1.5-DMC1.0-EMC1.0)-39%TMP-4%VC-0.05 mol·L-1CO3电解液具有较好的综合电化学性能,VC-Li2CO3添加剂有效抑制了TMP在碳电极的分解和共嵌入行为.采用这种电解液制备的Li/graphite电池的首次放电比容量为336.5 mAh·g-1、以0.1C倍率循环20次的放电比容量为334.5 mAh·g-1,制备的Li/LiCoO2电池的首次放电比容量为145.2 mAh·g-1、以0.1 C倍率循环20次的放电比容量为136.5 mAh·g-1.     

电池包底部穿刺内部结构变形位移响应仿真分析

针对电池包发生底部穿刺时电动车容易发生自燃等严重事故的问题,提出一种护栏杆件冲击电池包底部的简化模型,运用Crushable Foam材料模型以及均质化建模方法建立了锂离子电池模型,并仿真分析了电池包整体受到方向、大小不断变化的动态冲击过程,探究电池包内部结构和锂离子电池的变形与位移情况。仿真结果表明:电池包箱体受挤压部位和侧面下部分布以及横向下压杆中间位置应力分布达到296. 5 MPa,发生塑性变形和底部穿刺的概率较大;内部电池发生严重变形和旋转位移,对电池包热失控和供电稳定产生威胁。基于电池包损伤结果,进一步讨论了改进方法。对电池包底部冲击安全标准制定和电池包设计工作具有参考意义。     

二次电池正极材料MgMnSiO_4的制备及电化学性能研究

本文以KCl、LiCl、MgO、MnCO_3和SiO_2为原料,通过熔盐法制备前驱体,分别在450℃和550℃热处理,成功制备出二次电池正极材料MgMnSiO_4.分别采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其微观组织、结构进行表征,结果显示:450℃制备的硅酸锰镁纯度最高,晶体形貌更为均匀.利用循环伏安法对二次电池的电化学性能进行检测,在第14次循环的放电容量可达8mAhg~(-1),稳定放电电压达1.8V,内阻在几十到一百欧姆之间.     

二氧化钼/碳基锂离子电池负极材料的研究进展

二氧化钼具有高密度、高熔点、良好的储锂性能以及结构多样等特点,有望成为代替石墨的新一代锂离子电池负极材料.但二氧化钼电导率低,在锂离子嵌入和脱出过程中体积效应大,面临着倍率性差、首次充放电库伦效率低等问题.碳基材料具有良好的导电性、极大的比表面积和优良的化学稳定性,能够提高二氧化钼负极材料的倍率性能和循环稳定性.本文简要综述了近年来二氧化钼/碳基复合材料(MoO_2/C,MoO_2/碳纳米管和MoO_2/石墨烯)作为锂离子电池负极材料的研究进展,并对复合材料的储锂性能进行了总结.     

线性羧酸酯对锰酸锂-石墨电池低温性能的影响

以线性羧酸酯EA、EP和EB分别替代工业用1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/DMC(1：1：1,质量比)电解液中的DMC,配制了1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/EA (1：1：2,质量比)、1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/EP (1：1：2,质量比)和1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/EB (1：1：2,质量比)3种包含线性羧酸酯的电解液,采用18650全电池研究线性羧酸酯作为电解液溶剂组元对锰酸锂?石墨电池低温性能的影响。结果表明,采用3种包含线性羧酸酯的电解液,电池在?20°C、5C倍率下放电容量保持率均大于93%,而采用工业用电解液时,电池无法在?20°C、5C倍率下放电。电化学阻抗谱分析表明,在低温下电池放电容量和放电能量衰减的主要原因是电荷转移阻抗随温度的降低而增大。在3种含线性羧酸酯的电解液中,使用1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/EA (1：1：2,质量比)电解液的电池因具有最低的电荷转移阻抗,表现出最好的电化学性能,在?40°C下放电容量保持率大于90%,在?60°C下放电容量保持率大于44.41%。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及其电化学性能研究

以Li NO₃、Ni（CH₃COO）₂·6H₂O、Co（NO₃）₂·6H₂O、Mn（CH₃COO）₂·4H₂O为原料,通过低温燃烧法在空气中合成锂离子电池正极材料Li Ni_<sup>1/3Co_<sup>1/3Mn_<sup>1/3O₂。运用热重分析、X-射线衍射（XRD）、电化学测试现代分析技术对材料煅烧过程的物相结构与电化学性能进行研究,考察柠檬酸与金属离子的比例对Li Ni_<sup>1/3Co_<sup>1/3Mn_<sup>1/3O₂煅烧过程和物相结构的影响,同时探究不同煅烧温度对其物相结构和电化学影响规律。实验结果表明,柠檬酸与金属离子比例为1:3,煅烧温度为900℃制备的Li Ni^1/3Co^1/3Mn^1/3O₂材料具有良好的晶体结构和较好的综合电化学性能。充放电过程中,其首次放电比容量为153.67 m Ah/g（0.2 C放电,1 C=160 m Ah/g）,在0.5 C/0.5 C经过30次循环后容量保持率为90.60%。在2 C大电流放电之后的比容量为101.45 m Ah/g,2 C/0.2 C的容量保持率为66.02%,具有良好的倍率性能。     

退役锂电池快速评价及分选方法研究

针对退役锂电池梯次利用的问题,分析总结了现有梯次利用锂电池一致性判断方法的局限性。根据锂电池放电状态过程中不同放电倍率下对应的状态电压和状态电阻对不同单体锂电池的表现不一致性,提出了一种锂电池评价指标电池系数;根据该指标利用层次聚类分析和最小二乘原理建立了一套关于锂电池快速评价分选的流程,实现了对退役锂电池的快速分选。实验结果表明:通过该流程对锂电池的评价和分选最多只需要进行一次放电。     

锂电池单体起火燃烧过程仿真模拟

电动汽车火灾事故频发使车用锂电池安全问题受到广泛关注。为研究车用锂电池起火燃烧特性,建立一种基于火灾动力学理论的锂电池单体起火燃烧数值模型,并借助FDS进行模型计算和仿真。以某款车用锂电池单体为研究对象,对该单体在热失控时的起火燃烧过程进行仿真,并进行该单体的热失控实验。与实验结果对比发现,模型准确地模拟出单体燃烧时冒烟、起火、剧烈燃烧、熄灭的火情演变过程,仿真温度曲线揭示了电池热失控时燃烧速度快、火焰强度大、热量爆发集中的特点,验证了模型的可靠性。分析仿真得到的CO_2释放速率、CO释放速率、热释放速率和总释放热量等参数随时间的变化曲线,研究结果表明:有效抑制单体热失控及其燃烧蔓延对提高电池包安全性有重要意义。     

轮胎模型动态特性及参数分析

基于LuGre摩擦理论对不同路面条件下轮胎动态摩擦力进行仿真分析,表明轮胎在行驶过程中受到的摩擦力有明显的"迟滞"现象,且受到路面条件的影响,能较好地反映轮胎与路面接触时的动态特性。根据轮胎模型建模理论搭建了动态轮胎模型,通过路面附着系数与滑移率曲线对其参数进行分析,选取了合适的轮胎参数进行模型仿真分析,验证了搭建的动态轮胎模型的准确性和鲁棒性。仿真结果表明:基于LuGre理论搭建的动态轮胎模型能较好地模拟车辆行驶过程中轮胎的动态受力特性。     

数控加工过程三维仿真中的毛坯表示

在数控加工过程三维仿真中,毛坯模型的建立及动态表示是其中重要内容,对于不同类型的毛坯,表示方法的选择影响着仿真的速度、精度及效果。基于OpenGL方法,分析了各类零件特征及其信息数据结构,采用了结合细分薄片法和三角网格离散法的表示方法,对不同类型的毛坯分别采用各自适合的方法进行建模及动态表示,整合了毛坯材料去除算法,在仿真过程中减少了计算量,实现了仿真速度和精度的多目标优化,取得了较好的三维仿真效果。     

谈伏安法测电池内阻和电动势的图像法处理

图像法处理实验是物理学中十分重要的研究方法。伏安法测电池内阻和电动势的图像法处理,除可测量出电池 内阻及电动势外,还可研究电源输出最大功率的条件、效率问题、电源的反向充电问题及电源内阻对电路而言可视为 负电阻的概念,可得出比单纯测量出电池的内阻和电动势更为丰富的有关电学概念。