三元动力锂离子电池低温容量失效分析

为探究动力锂离子电池的低温特性,对比制造工艺相同但低温性能差异较大(A组性能较好)的A、B两组三元动力锂离子电池在低温(-35℃)条件下的容量差异。建立“电池-材料”联动分析方法,从内部材料微观特征分析电池低温容量失效的原因。三元正极材料结构是影响电池低温容量的关键因素。与A组相比,B组电池的正极材料颗粒结构松散,经过低温放电后,颗粒表面出现裂纹,导致B组正极材料在低温放电过程中活性Li+损失、固体电解质相界面(SEI)膜阻抗增加、材料电导率差,继而导致低温容量失效。

三元动力锂离子电池内短路热失控残骸的特征

通过针刺引发电动汽车用LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)动力锂离子电池内短路,进而发生热失控,研究其残骸的典型特征。针刺实验过程中,监测电池的表面温度、电压数据,记录实验现象。通过工业计算机断层扫描(CT)对针刺前后的电池进行三维扫描成像,采用XRD、SEM、金相显微镜等方法,对热失控后的极片残余物进行微观结构及形貌分析。热失控后,电池内部卷芯发生形变和撕裂,卷芯形变挤压的方向指向引发点;引发位点的粉体材料XRD图中,出现特有的复合相衍射峰;内短路引发点的残留铜箔出现细小的树枝晶以及等轴晶。上述残骸特征,可作为定位内短路引发点的依据。

车用动力锂离子电池单体不一致性问题研究综述

分析了动力电池单体不一致的内外部成因,从容量、内阻、自放电率、荷电状态和端电压等方面总结了电池单体不一致的表现规律。介绍了基于外部表现的单体电池一致性的评价方法,并分析了缓解电池不一致问题的技术手段,包括电池分选、单体均衡、热管理和考虑不一致影响的电池建模与状态估计等。

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨。从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势。

动力锂离子电池热失控火灾试验模型研究

分析动力锂离子电池热失控安全问题现状及相关标准、规范的规定,研究建立用于评价锂离子电池热失控火灾防控装置的试验模型。试验模型包括锂离子电池箱结构尺寸、锂离子电池种类及布置、热失控触发方式、火灾防控装置的安装、试验过程数据采集处理等。采用加热和过充两种触发方式使电池发生热失控,模拟不同工况下电池热失控的行为。通过火灾试验及标准模型的建立,初步确定火灾防控装置对扑救锂离子电池火灾有效性和可靠性的评价标准。

动力锂离子电池隔膜的研究进展

从孔隙率、浸润性、强度、热尺寸稳定性、热关闭温度和热熔化温度评述了锂离子电池隔膜的研究进展,认为平衡并同时提高隔膜的性能和安全性是动力锂电池隔膜重要的研究方向。目前,采用接枝官能基团以及添加亲水物质的方法可以改善膜的浸润性;不同熔点的聚合物复合以及采用高结晶度聚合物均可改善隔膜的热关闭温度和热熔化温度。采用一种多孔基体材料,如无纺布或电纺纤维作为增强基体,可以保证膜的强度、尺寸稳定性和热熔化温度;采用其它的聚合物作为成孔材料,可以改善膜的孔隙率和浸润性,是同时提高隔膜的性能和安全性的有效手段。

动力锂离子电池充电过程热模拟及影响因素灰色关联分析

针对不同充电工况,建立动力锂离子电池充电过程三维热模型,并对不同对流传热系数、辐射系数、环境温度和充电电流等影响因素下动力锂离子电池充电过程产热和散热机理进行模拟。研究结果表明:动力锂离子电池内部升温速率在充电电流增大到某值前基本不变,随后将随充电电流增大而增大;环境温度越高,充电完毕后动力锂离子电池内部温度越高;强制换热时,辐射系数的变化对电池内部温度影响不大,而自然对流换热时,热辐射对内部温度影响明显;充电电流关联度(0.79253)>环境温度关联度(0.65804)>对流换热系数关联度(0.63388)>热辐射系数关联度(0.51103)。

动力锂离子电池组充电器设计与性能监测

锂离子电池作为一种新型环保电池,在便携式设备中得到了很好的推广应用,并被认为是未来电动汽车的动力源。同时动力锂离子电池由于自身特点,对充电系统提出很高的要求。从安全性、均衡性、可靠性、经济性以及多方面考虑,提出了一种采用并联充电、串联放电的动力锂离子电池组充电器拓扑结构,并通过实验数据进行了分析论证。通过RS232串口建立了充电器与PC机的数据通道。既实时显示每一节单体电池的充电状态,又可以作为充电器的质量检验和故障诊断的手段。用实测数据进行了验证。结果表明,该充电装置很好地满足了充电要求。

基于超级电容器的动力锂离子电池均衡电路

这里对电动汽车等使用的串联锂电池组存在的多次充放电后不均衡问题,提出一种基于超级电容器和模糊控制的能量转移型均衡电路。该均衡电路从串联电池组中电压高的电池汲取能量,并转移给电压低的电池,从而维护了电池组电压一致性,具有结构简单,控制方便,快速有效的优点。这里对电路工作原理进行分析,介绍了基于模糊逻辑的控制策略,最后用实验结果证明了该均衡电路优良的稳态和动态特性。

电动汽车动力锂离子电池建模与仿真研究

为了更加准确的研究电动汽车动力锂离子电池的性能,提出了一种改进的等效电路模型,该模型考虑了已有电池模型没有考虑的三个因素:温度、老化、循环次数。在Matlab/Simulink中建立仿真模型,研究了温度、老化和循环次数对动力锂离子电池输出特性的影响。

碳负极黏结剂对于动力锂离子电池性能的影响

本文研究了油性体系的聚偏氟乙烯(PVDF)和水溶性体系的丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠(SBR-CMC)对于动力锂离子电池性能的影响。通过差示扫描量热法(DSC)测试了PVDF、SBR以及CMC的玻璃化转变温度,结果分别为-51.7℃、-42.18℃和-55.82℃。通过软包装试验电池,对比了两种黏结剂对于动力锂离子电池性能包括化成分容、大倍率放电、低温放电以及循环性能等的影响。结果发现,两种黏结剂体系的试验电池在常温下的容量发挥、功率性能以及循环寿命没有明显区别,但是在低温(-40℃)的放电性能的差别较大,并且随着放电电流加大,这种差别会进一步增大。分别在20℃和-40℃下以0.5 C放电、在-40℃下1 C放电,水性黏结剂体系电池与油性体系电池放电容量比分别为1.004、0.706和0.589。

动力锂离子电池Li3V2(PO4)3正极材料的研究进展

阐述了Li3V2(PO4)3研究的重要意义,综述了动力锂离子电池Li3V2(PO4)3正极材料的研究现状,重点对Li3V2(PO4)3材料的结构特点、电化学性能、充放电机制、合成方法以及掺杂改性进行了总结和探讨。展望了Li3V2(PO4)3材料的发展趋势,并认为采用Li3V2(PO4)3作为正极材料,是今后高性能动力锂离子电池的发展趋势。

磷酸铁锂动力锂离子电池穿刺实验

为评估磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池内短路时的安全问题,采用陶瓷顶盖结构的单体电池与1+5只并联连接电池的穿刺实验,分析电池表面温度、开路电压及涌流变化情况。不论连接方式和穿刺位置如何,均是靠近正极极耳的监控点温度最高,最高可达442.5℃,且前期该处温度迅速上升,后期逐渐降低;电解液浓度越低,电池内阻越大;穿刺接触电阻越小,电池表面温度越高,并联连接的被刺电池瞬间反充电流较大,最大可达256.0 A;电池未出现着火现象,穿刺安全性能得到提高。

动力锂离子电池放电热模拟分析

动力锂离子电池放电过程中的热安全性问题是电动汽车必须解决的关键问题。通过实验得到了单体电池的内阻随SOC的关系曲线和正负极耳内阻,计算了电池沿各个方向的导热系数和放电过程中的热生成速率,建立三维电池热模型,得出电池的热分布。由1 C放电1 h后电池的热分布来分析电池的热行为,同时验证了模拟结果的准确性,并模拟了不同表面对流传热系数条件下对电池内部散热的影响。结果显示提高电池表面对流传热系数可以提高电池散热能力。

铜箔对动力锂离子电池性能的影响

本工作研究了微观形貌不良的铜箔对于动力锂离子电池性能的影响。通过扫描电镜对比结果发现,不良铜箔表面有斑点状裂纹。采用不同铜箔制作试验电池,分析了电池的电化学阻抗谱(EIS)、低温、常温以及循环性能。根据EIS拟合结果,不良铜箔和正常铜箔试验电池的欧姆阻抗分别为31.95 mΩ和11.78 mΩ。不良铜箔的低温倍率性能以及循环性能明显低于正常铜箔。通过剖析发现,不良铜箔制作的新鲜负极片以及电池解剖后的负极片,都有严重的极膜脱落现象。

动力锂离子电池真空连续注液封装系统的研究

动力锂离子电池注液封装生产过程中,人工操作引起的二次污染是影响电池性能的主要因素,在满足电池生产环境的要求下对电池生产工艺进行了分析,引入了过渡仓的结构设计,提出一套全自动真空连续注液封装系统。根据设计要求和该系统的组成建立了系统工作原理图,论述了系统的工艺实现过程。过渡仓的设计实现了干燥、注液和封装等工序的连续性,对封装系统的研究显著改善生产条件和工艺过程,提高了设备的自动化水平,解决了电池生产过程中的二次污染问题。

富锂锰基正极材料动力锂离子电池的倍率性能

以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,用叠片工艺制备额定容量为5 Ah的5580135型软包装动力锂离子电池,研究正极面密度、导电剂含量、负极/正极容量比及电解液对倍率放电性能的影响。当正极面密度为240 g/m2、正极导电剂含量为4%、负极/正极容量比为1.1并以1 mol/L Li PF6/EC+PC+EMC+DMC为电解液时,电池的倍率性能最好。25℃时以1.00 C充电、5.00 C放电循环1 000次,容量保持率为99.5%。

失效动力锂离子电池再利用和有用金属回收技术研究

动力锂离子电池以其贮电能力大、充放电速度快等优点被广泛应用在电动汽车上,近年来失效电动汽车动力锂离子电池报废量不断增加,但未得到有效处理回收,造成了巨大的资源浪费和环境污染。失效电池还有80%左右的容量可以使用,可以在场地车或者储能电站进行再利用,以达到材料和电池的最大利用率;同时电池中含有多种有用金属(如Co,Al,Ni,Li等)且相对含量较高,极具回收价值。针对失效动力锂离子电池的再利用和有用金属的各种回收方法进行了评述。

基于STM32的动力锂离子电池极片轧机控制系统设计

动力锂离子电池作为新能源汽车的核心动力部件,而电池极片厚度的均匀性决定了电池的性能,目前锂离子电池极片轧机轧制速度慢、轧制精度低。针对以上问题,开发了一套基于STM32的动力锂离子电池极片轧机控制系统,系统采用模块化设计,对系统开关量输入输出电路、模拟量输入输出电路、通讯电路等硬件电路进行设计;软件采用Free RTOS操作系统,提高系统实时性以及轧制效率。测试结果表明,系统可有效地提高锂电池极片的轧制精度和轧制效率,轧制速度可达30 m/min,轧制精度误差达±0.003 mm。

退役动力锂离子电池循环回收技术研究进展

新能源汽车行业的迅猛发展,带动了动力锂离子电池需求量的激增,使得天然的钴、锂、镍等成为稀缺资源。为推动新能源汽车产业的持续健康发展,解决锂离子电池带来的环境污染和资源匮乏问题,实现锂离子电池的绿色循环利用迫在眉睫。本文围绕退役动力锂离子电池放电、拆解、剥离、分选、冶金等作业环节,对其循环回收过程进行了系统评述。从技术研发与工业应用多角度分析了不同作业方式对剥离、分选、冶金等效果的影响,讨论了各作业环节的研究进展和存在的主要问题,展望了退役动力锂离子电池循环回收行业未来发展方向,为退役动力锂离子电池绿色高效循环利用提供了重要依据。