锂离子电池失效研究

锂离子电池是电池产品市场中的重要组成部分,针对锂离子电池失效问题的引致原因展开全面系统研究,并且制定和运用合理有效的技术处置策略,能支持锂离子电池充分满足各类使用者的基本需求。文章围绕锂离子电池失效问题展开简要阐释。     

18650型锂动力电池热特性实验研究

为了研究动力电池在放电过程中的热特性,以18650型锂离子动力电池作为研究对象,进行了表面温升实验,研究了环境温度和放电倍率对电池表面温升的影响。结果表明:当电池在合适的环境温度范围内工作时,电池的放电倍率越大,放电过程中电池表面温升增长速率也越大,最终的表面温升值也越大。同时,处于放电过程中的电池,其侧面的表面温升要高于其正、负极的表面温升,且其负极的表面温升要高于其正极的表面温升。为锂离子电池的热分析建模和后续锂离子电池热管理系统的设计提供了理论依据。     

电动汽车锂离子电池低温性能研究

通过对锂离子电池在不同环境温度下进行低温充放电实验,研究了锂离子电池在低温环境下的性能变化。结果表明,随着环境温度的降低,锂离子电池的充电性能和放电性能都显著下降。低温充电时,充电容量大幅度衰减,端电压急剧升高,恒流充电阶段容量所占比例降低。低温放电时,电池的放电容量和端电压会严重下降,随着环境温度的降低,内阻不断增大。因此,在低温环境下必须对电池进行预加热以提升电池的使用性能。     

动力锂离子电池二次生命周期商业运营模式

通过研究新能源汽车用锂离子电池的二次生命周期,分析其再次利用为储能装置的可行性,旨在降低动力电池全生命周期成本,推动新能源汽车市场的发展。针对锂离子电池性能研究,估计电池成本和新能源汽车总量,预测未来可供使用的二次电池总量。考虑可再生能源并网,研究储能装置在电力系统中的应用,探讨了锂离子电池用于电网调峰调频的可行性。通过对比锂离子电池二手市场不同参与者的利益点,根据各个时期电池拥有者的不同,得到了可行的商业模式,确立了锂离子电池二手市场竞争环境。     

基于作业工况和退役锂离子电池的电动拖拉机电源系统优化

针对电动拖拉机制造成本高的问题,提出一种基于作业工况和退役锂离子电池的电动拖拉机电源系统优化方法。采用分选后的退役锂离子电池单体对电动拖拉机电源系统进行参数匹配,对电池PNGV等效电路模型进行参数辨识后,基于作业工况和退役锂离子电池,以电动拖拉机经济性最优为目标设计目标函数,以电动拖拉机功率需求与续航时间要求制定约束条件,对电动拖拉机电源系统进行参数优化。以实例计算对优化结果进行试验验证,采用退役锂离子电池对电动拖拉机电源系统优化方案与新电池进行对比。结果表明：该参数匹配方法通过退役锂离子电源系统,可满足电动拖拉机使用需求,并降低电源系统成本。成组价格为新电池的29.4%,综合成本为新电池的36.9%,可为电动拖拉机退役锂离子电池电源系统设计提供参考。     

锂离子电池温升特性分析及液冷结构分析

电池的制作是如今世界采用的能够储存能源的最佳方式。大多的工具都会选择电池作为动力能源的储备。电池的种类随着时间的发展,而对锂离子电池作为电动汽车动力电池存在着许多的问题。例如,电池存在着温升发热导致的温度分布小及过热现象。根据电池的热物性参数及环境温度设施的内阻,建立电池包生热分析模型。因此,我们针对锂离子电池温升特性分析及液冷结构展开分析,仅供参考。     

基于SSA-ELM的锂离子电池寿命预测

锂离子电池的性能在循环充放电、环境温度变化、自身材料老化等情况下会不断退化,严重影响电池正常可靠运行。为了提高锂离子电池寿命预测的精准度,提出了一种基于麻雀搜索算法优化极限学习机的锂离子电池寿命预测模型。选用麻雀搜索算法SSA优化ELM的权值和阈值,既减小了由于ELM随机产生权值和阈值导致预测结果不准确和回归模型不稳定等缺点,又改善了全局搜索能力。实验采用NASA锂离子电池数据集,用均方根误差RMSE和相关指数R²作为评价标准,对所提模型(SSA-ELM预测模型)、BP神经网络模型和ELM模型的预测结果进行对比分析。实验结果表明,相比于传统神经网络模型,SSA-ELM算法泛化性能更好,预测精度更加准确可靠。     

基于随机森林的锂离子电池健康状态估计

锂离子电池是电动汽车上关键的部件之一,准确地估计电池的健康状态(State of health,SOH)有利于保证电池的安全、提高电池的使用寿命。考虑到车用锂离子电池实际的使用情况,基于电池恒压充电电流曲线提出了一个预测电池SOH的新方法,建立了一个随机森林(Random forest, RF)模型来估计电池的SOH。另外,为了验证模型的准确性,把RF模型和BP神经网络模型进行了对比分析。实验结果表明,和BP神经网络模型相比,本文建立的RF模型能够更有效地估计电池的SOH。     

基于光热辐射法的电池材料热导率研究

针对车用动力锂离子电池,提出一种研究电池内部正负极材料热导率的光热辐射法,基于光热辐射法建立了光热实验平台,以SONY-18650圆柱形锂电池为实验对象,测量了电池正负极活性物质的热导率。实验结果表明,光热辐射法能够准确测量电池材料的热导率,为电池材料的热物性测量提供一种新的方法。     

基于VMD-GPR的锂离子电池健康状态预测研究

为了对动力锂离子电池进行更好维护和管理,本文提出一种基于变分模态分解和高斯过程回归的锂离子电池健康状态(State of Health,SOH)预测方法。首先利用变分模态分解方法对原始训练数据集进行分解,可以生成固定个数的子训练集;然后在每个子集上训练高斯过程回归模型;最后利用自适应提升算法对训练的多个GPR模型进行集成,得到最终的预测模型。算例分析结果表明,所提出的VMD-GPR方法在预测锂离子电池SOH时,具有较好的准确率和广阔的应用前景。     

锂离子电池模组水冷散热结构分析

针对大容量锂离子电池工作时的温升问题,根据锂离子电池的生热原理和传热机制,设计了由单体电池组成电池模组时的2种不同水道结构的液冷散热方案,并通过有限元软件ANSYS Fluent模拟分析了2种方案电池模组在不同放电倍率下的温度场。结果表明,随着电池放电倍率的增加,电池模组的温度逐渐提高,温差也越大,从0.5C放电倍率下温差为1℃增加到2C放电倍率下的8℃,相比之下,方案A的冷却效果更好,且方案A的水道压降小,有利于冷却液在循环系统中循环散热。随后,对方案A中不同进口速度进行分析。结果表明,随着进口速度的增大,电池模组最高温度与最大温差都减小,冷却效果更好。     

基于电化学阻抗谱的锂离子电池内部温度估算研究

针对电动汽车用动力电池组中单体电池内部温度估算精度不高,容易造成热失控起火等安全问题,提出一种基于电化学阻抗谱特征量的锂离子电池内部温度在线估算方法。首先以不同SOH(State of Health,健康状态)及SOC(State of Charge,荷电状态)下三元锂离子单体电池作为研究对象,使用电化学工作站在不同环境温度下对其进行EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy,电化学阻抗谱)试验,在0.01~10 000 Hz的激振频率范围内分析相移值曲线的分布规律,结果表明:在10~800 Hz的特定频率区间内,相移值曲线不受电池SOC及SOH干扰,且相移绝对值与电池内部温度存在良好的映射关系,进而确定了温度与相移值之间的唯一函数关系表达式,得到了电动汽车用三元锂离子电池内部温度在线估算方法。     

适用于分布式发电的储能技术比较

分布式发电与储能技术的结合大大提高了系统的能源利用率,改善系统的稳定性、可靠性以及经济性。该文在简单分析了各种可用于分布式发电的各种储能技术之后,重点对比研究了各种电池储能技术,认为锂离子电池储能系统是目前最有发展前景、最有应用优势的储能方式。     

车用三元锂离子电池试验与热仿真研究

针对车用三元锂离子电池热安全性问题,选用圆柱形三元锂离子电池作为研究对象,确定试验方案对单体电池实施恒倍率恒温测试,并基于电化学-热模型对单体电池产热及温度分布进行数值模拟,将试验结果与模拟结果进行对比,试验与仿真曲线相对误差小,验证了模型的准确性。在此基础上对电池产热做进一步分析,发现正负极材料具有不同的产热特性,负极对可逆产热贡献大,而正极对不可逆产热贡献大。     

空冷箱体开口方式对锂电池模组温均性的影响

电池热管理是发展高性能动力电池的关键技术,也是工程热物理研究的前沿和热点。借助CFD模拟的方法,研究在有通风孔的情况下,锂离子电池组在放电过程中的温度变化。在不改变电池组整体布局的前提下,通过改变进风孔、出风孔的位置,对电池模组进行模拟分析,得出最佳的进出风孔方式。并对温度场发现的问题进行合理分析,得到更好的电池散热方法。     

基于三参数容量衰减模型的锂离子电池容量估计

为了准确估计电动汽车所配备的锂离子动力电池的当前可用容量,提出一种基于三参数容量衰减模型的电池单体容量估计方法。利用公开的NASA电池数据集获取锂离子电池的容量退化数据,并用三参数容量衰减模型进行拟合以获得初始模型参数。由于实车使用场景的变化会造成模型参数产生失配,因此,基于扩展卡尔曼滤波定期更新模型参数以实现容量的准确估计。容量估计结果表明,经过模型参数更新,容量估计误差总体保持在5%以内。     

基于叠层稳态热测量技术的锂离子电池导热系数测量

锂离子电池作为电动汽车的主流动力源,其组件导热系数是计算热传导过程中导热量最重要的参数。针对现有测量锂离子电池组件导热系数方法测量时间长、测量误差大,样品制备复杂等现状,提出了一种基于红外测温原理叠层稳态热测量方法,该方法采用激光加热叠层表面,通过红外热像仪测量表面温升,完成测量平台的搭建。测量聚丙烯材料的导热系数表明,该方法能够准确测量固体材料的导热系数,且测量模型简单,测量速度快。采用非接触式的测量方法,测量误差小,为测量锂离子电池组件的导热系数提供了新的方法,具有较好的工程应用前景。     

新一代充电电池充电能量有望达锂电池7倍

<正>日本东京大学的一个研究小组2014年7月16日宣布,他们与日本触媒公司合作,开发出了下一代充电电池的新技术,有望使充电电池的充电能量达到锂离子电池的约7倍。今后,这种电池如果能够达到实用化,将成为大容量和低价格的革新性电池,使电动汽车等的行驶距离出现飞跃性增长。锂离子电池在手机等领域得到广泛应用,其正极材料主要使用的是钴     

新加坡成功研制碲电极 可提高电池能量储存

近日,新加坡科学技术与研究机构研究人员的研究表明,由碲制造的电极可以提高锂离子电池的能量存储和输出功率。碲电极具有更高的能量密度,与传统电极材料相比具有更好的充放电速度。据悉,传统锂离子电池的正极包含有铁、钴和锰的氧化物,且能量密度相对较低。原则上来讲,由于在正极中锂离子会和氧气发生反应,硫或硒可有效提高电容量。然而,实际上这些材料都不是合适的电极材料,     

基于最小二乘法的电容式电池均衡系统研究

课题组通过调研电池均衡技术,针对锂离子电池组内单体电池存在不一致性问题,确定以能量转移方式实现单体电池电压平衡的电容式主动均衡方案。通过系统功能及控制方案确定系统电路模型及数学模型,采用最小二乘法辨识系统数学模型并进行时域分析;在仿真软件系统中搭建均衡仿真模型分析能量转移载体电容储存的能量及电压随均衡时间的变化规律。仿真结果表明,该电池均衡技术提高了均衡系统输入信号的可靠性,通过均衡系统降低电池在生产和使用过程中产生的不一致性问题带来的影响,从而提高动力电池组的使用容量与寿命,为电动汽车电池均衡系统均衡方案选择及参数计算提供参考。