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。     

混合动力汽车用电池系统循环寿命测试方法试验研究

以混合动力乘用车用三元材料高功率型锂离子动力电池系统为研究对象,参照GB/T 31484—2015和ISO 12405—1进行工况循环寿命测试试验,研究分析试验中放电容量和50%SOC放电功率随循环时间的变化规律,比较两种测试方法的异同。通过测试方法比较和试验研究发现:测试对象的放电容量均呈现逐渐降低的趋势,且衰减趋势基本一致,而50%SOC放电功率基本保持不变。由于测试方法中平均电流强度和单个工况SOC变化量等试验参数的差异,导致GB/T 31484—2015中放电容量的衰减幅度比ISO 12405—1的偏大。     

内阻取值方式对锂电池热模型精度的影响

采用恒定法及动态法对单体三元锂离子电池热模型中内阻参数的取值进行研究。建立了电池三维热模型,分析了不同内阻取值方式对锂离子电池热模型精度的影响,通过Ansys workbench中的瞬态热分析模块对25℃下不同倍率放电时的电池温升情况进行建模仿真,并与实验结果进行对比。结果表明:取动态内阻的热模型仿真曲线相对于恒定内阻仿真曲线的精度明显更高,在1C、2C、3C放电倍率下,仿真曲线与实测曲线的最大偏差分别为0.43、0.52、0.97℃,平均偏差分别为0.20、0.15、0.49℃。     

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.     

基于射频磁控溅射技术高容量硅负极薄膜材料可控制备研究

硅基薄膜材料由于具有较高比容量、较好的循环寿命等优势而备受关注.本文采用射频磁控溅射方法在不同功率下制备了锂离子电池Si薄膜负极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)、EDS等手段进行了物理表征,并采用恒流充放电性能测试、循环伏安测试(CV)等手段研究了射频溅射功率对硅负极薄膜材料的电化学性能影响.研究结果表明在溅射时间为5 min的条件下,当溅射功率为120 W时,Si薄膜的综合电化学性能是最优的,其首周充电比容量达到3595 mAh/g,循环150周后容量仍然高达2768 mAh/g,显示出了良好的循环性能,同时也表现出较好的倍率性能.     

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%。     

Ml1一xMmx(Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3)充放电性能的研究

通过对已活化的Ml1-xMmx(Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)合金进行30次大电流充放电循环并测试循环后的放电容量来研究Ml Mm比例及粘接剂对其充放电性能的影响.结果表明MlMm比例和及粘接剂对合金充放电性能有显著影响.按充放电制度300 mAh/g×1.2 h,放电截止电位为-0.60 V(vs.Hg/HgO)进行30个循环后,Ml0.7Mm0.3(Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.)对应的合金容量衰减最少,放电容量平台的平均值最高,其C1/Cmax值为72.98%(Cmax最大放电容量C1 30次循环后的放电容量),放电容量平台的平均值为80.55 mAh/g.使用PVA做粘接剂相比CMC做粘接剂,合金的高倍率充放电性能循环稳定性要好.     

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.     

电压幅值对均匀介质阻挡多脉冲大气压辉光放电的影响

基于一维流体力学模型,数值模拟研究了大气压下氦气中多脉冲均匀介质阻挡放电的性质,讨论了所加周期折线函数电压的幅值对多脉冲放电的相邻电流脉冲之间的时间间隔、放电装置的功率等电学特性的影响.模拟结果显示,当电压斜率不变,幅值变化时,不仅电流脉冲数目发生变化,而且相邻电流脉冲之间的时间间隔也发生变化,同时,放电装置功率的有效利用率也在不断变化.     

稀土贮氢合金Ml1-xMmx(Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3)活化性能的研究

研究了M11-xMmx(Ni3．55Co0．75Mn0．4Al0．3)贮氢合金中Ml:Mm比例对其活化性能的影响，以及使用不同粘结剂对合金的活化性能和放电容量的影响．结果表明：Ml:Mm比例及不同的粘结剂对合金活化性能有显著影响．按充放电电流均为60mAh／g，充电时间为7．5h，放电终止电位为-0．60V(vs．Hg／HgO)的充放电制度活化时，M11-xMmx(Ni3．55Co0．75Mn0．4Al0．3)对应的合金具有最好的活化性能和最高的放电容量．用PVA作粘结剂，该合金只需4个循环即可活化，最高放电容量为329．7mAh／g．与用PVA作粘结剂相比，以CMC为粘结剂时，各组分合金的活化性能明显变差(经过了10个循环周期，合金仍未完全活化)．     

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.     

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。     

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。     

三元锂离子动力电池过充电表征行为试验研究

因过充电原因频繁引发新能源汽车着火事故,以三元锂离子动力电池为研究对象,对过充电表征行为试验进行研究与分析。在绝热环境下进行不同过充电量条件下的测试,分析过充电过程中关键表征参数的变化及产热结果比较验证,发现样品失控前的过充电过程可以分为5个阶段,当过充电量超过40%后,副反应引起的产热增多,并根据电压、温度等参数的变化确定该样品的过充电安全边界条件。     

计算机断层扫描技术在锂离子电池检测中的应用研究

电动交通技术的不断发展对电动汽车的续航里程提出了更高的要求,同时也促进了动力电池检测技术的发展。随着动力电池全生命周期和闭环产业链概念的提出,如何对动力电池在非破坏性的前提下进行内部结构的检测是动力电池测评领域需要重点关注的问题。为此,以不同型号的锂离子动力电池单体为研究对象,对于微米级计算机断层扫描这种无损检测技术在锂离子电池内部结构分析中的应用方法进行了研究。研究结果阐明了锂离子电池的性能衰减和内部结构安全隐患在计算机断层扫描检测中的具体表现形式,为锂离子电池技术发展中的无损检测需求提出了解决方案。     

中国储能产业中动力电池梯次利用的商业价值

动力电池作为储能最佳的载体之一，是否具备商业价值成为影响储能产业发展的重要因素?在对国内外储能产业发展现状分析的基础上，应用系统动力学理论从发电侧、电网侧和用户侧以及辅助服务等方面对影响商业价值的成本和收益要素进行深入分析。进一步引入碳排放政策下的环境收入等指标，系统梳理各成本/收入指标间的相互关系，构建梯次利用动力电池储能的系统动力学模型。利用VENSIM软件对中国首个"金太阳项目"——"张北风光储输示范项目"的动力电池梯次利用储能的商业价值模型进行仿真模拟。研究表明:梯次利用动力电池储能具有一定的经济性，其商业价值的提高可以从电池成本、政府补贴以及峰谷价差等多角度来思考。未来随着电池成本下降、额定容量增加、峰谷电价差、国家补贴等因素的变化，中国储能产业中动力电池梯次利用的商业价值将会更加显著。     

Ti6Al4V钛合金扭转复合微动特性研究

采用球/平面接触模型,研究了Ti6Al4V钛合金试样在52100钢球作用下的扭转复合微动特性。利用ABAQUS建立了摩擦副的三维有限元模型,研究了当法向荷载为50 N时,不同倾斜角(10°~60°)和不同角位移幅值(0.25°~5°)下的扭转复合微动。结果表明:随着倾斜角或角位移幅值的增加,接触压力略有增加;Mises等效应力云图在试样的接触表面和厚度方向均呈现出不对称性,主要是由转动分量引起;随着倾斜角的增加,扭转复合微动由扭动微动控制逐渐变为转动微动控制。因此,扭转复合微动特性非常依赖于倾斜角和角位移幅值。     

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%。     

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。