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。     

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。     

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。     

碱锰电池的小电流恒阻放电特性

碱锰电池放电特性的现有研究工作,忽略了低功耗设备的工作电流范围。基于这一现状,通过实际测量研究了碱锰电池的小电流放电特性。结果表明,小电流放电特性与大电流放电特性有着显著的区别:小电流放电的电压-时间关系曲线虽然变化较慢,但电压波动较大。这说明在小电流放电过程中,松弛效应并不只在放电停止时出现,在放电过程中也会出现。在电压进入0. 7～0. 8 V之前,放电量变化较快。电压越接近0. 7～0. 8 V,电池利用越充分。然而,现有低功耗设备的截止电压较高,仅能利用电池容量的15%～30%。为了实现电池容量的充分利用,需要降低设备的截止电压或改变电池的连接方式。     

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℃。     

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%。     

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。     

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.     

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。     

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。     

锂离子二次电池正极材料尖晶石型LiMn_2O_4的研究进展

近年来,锂离子电池因其优异的特性,发展十分迅速。锂离子电池的优异性能与电池的材料选择,材料的制备工艺等密切相关。正极材料LiMn2O4是近几年锂离子电池研究的热点,但其在循环过程中的容量衰减是制约锂离子电池商品化的关键。本文介绍了不同正极材料的结构、电化学性能、研究现状,侧重于阐述控制锂离子电池循环过程中可逆嵌锂容量和稳定性的嵌锂电极材料的结构性质。     

中国电动汽车产业发展现状、问题与未来

为推动中国电动汽车产业与技术的进一步发展,对“十五”到“十三五”期间中国电动汽车的发展历程进行回顾,对20年来中国电动汽车整车技术、动力电池技术、驱动电机技术与燃料电池技术等方面所取得的研究进展进行总结,从产业总体概况、动力电池、驱动电机、充电基础设施以及燃料电池产业等方面分析当前中国电动汽车产业发展现状。研究认为,中国电动汽车产业发展态势良好,在整车及关键零部件方面都培育出一批具有集聚效应的龙头企业,电动汽车产业链已初具规模,但仍存在大而不强的风险,关键核心技术与国际水平具有一定差距;国家应加强政策引导,大力推动核心技术发展,提升现有电池的能量密度,超前部署新型动力电池的研发,并优化电动汽车发展的相关激励政策,制定动力电池和电动汽车残值评估、梯次利用及回收等相关标准和规范,进一步挖掘和探索新型商业模式,建立电动汽车推广与交通体系建设、能源体系升级以及出行结构优化等多领域融合互动的协同发展机制。     

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.     

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%。     

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.     

基于动态规划的再生制动能量管理策略

为提高电动汽车在制动过程中的再生制动能量以缓解日益尖锐的能源短缺问题,以双电机驱动系统为研究对象,基于Matlab/Simulink和COMSOL联合仿真平台构建了双电机变速箱系统多模高效协同控制的车辆动力学仿真模型、能量管理策略模型、电池电化学模型。考虑到动力电池的动力学特性和建模精度对系统的能量管理有一定影响,建立了能准确反映电池特性的电化学模型,为再生制动能量管理策略提供更加准确的动力学约束。将基于动态规划、固定比例分配因子和不作再生制动的能量管理策略进行对比。结果表明:动力电池SOC在整个循环工况下均有明显提升,百公里能耗降低41.59%,制动能量回馈明显,表明所制定的基于动态规划的再生制动能量管理策略有较好的控制效果。     

光源对于太阳能电池基本特性测量实验影响的研究

本文研究了光源对于太阳能电池基本特性测量实验的影响。分别采用白炽灯和日光灯作为光源,测量了太阳能电池的伏安特性、开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、光照特性等基本特性。     

基于AEKF在线辨识的电池SOC估计

根据电池在某型混合动力无人机中的应用需求,针对锂离子电池的荷电状态估计进行研究,采用在线参数辨识的方法,实时修正模型辨识参数,结合自适应扩展卡尔曼滤波算法(AEKF)迭代判断算法中误差均值与方差,对基于二阶戴维宁等效电路模型的SOC结果进行有效判断。通过开展电池的恒流放电以及变化电流脉冲试验,利用实验数据与仿真结果对比分析SOC估计算法的正确性和精确度。结果表明:在线参数辨识的AEKF与EKF相比,AEKF的SOC估计结果与实际值更接近,在恒流工况下误差保持在0.5%以内,在变化电流工况下仍可以保持在0.8%以内,精确度得到了极大提升,具有较强的抗干扰性。     

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。     

电动汽车电驱动系统起步工况台架模拟试验与性能评价

为了对电动汽车起步工况下电驱动系统的性能进行评价,给出了起步时间、驱动电机电压电流和冲击度3个评价指标;然后在试验台架上模拟电动汽车起步工况,对台架的摩擦阻尼、转动惯量和联轴器刚度进行了辨识,设计了基于转速预测控制的负载模拟控制算法,并在汽车起步工况模拟台架上进行了试验,分析了不同坡度下(0%、10%、20%)的不同油门开度(10%、30%、50%)的试验结果,提出的台架试验模拟和评价方法为电动汽车驱动系统的试验研究提供了重要参考。