锂离子电池无损析锂检测研究进展

人们对新能源汽车快速充电的需求与现有纯电动汽车的充电效率之间的矛盾将会越来越突出。锂离子电池在正常充电速率下,锂离子嵌入石墨负极;当充电倍率逐渐增大时,金属锂来不及嵌入石墨层状结构时便会沉积在石墨颗粒表面,出现“析锂”现象。当析锂现象随时间慢慢累积后,电池容量渐渐降低,严重时甚至会发生热失控事件。在锂电池早期发展阶段,检测析锂非常具有挑战性,且主要基于拆解电池后的形貌检测,这类检测方法对电芯造成了不可逆的损坏,无论是在后期研究还是实际应用中都是非常不友好的方式。近年来,研究人员已经提出了许多无损(即非拆解的方式)析锂检测方法,本文综述了无损析锂检测的方法,将其分为四类:(1)基于锂引起电芯老化的检测方法;(2)基于锂引起阻抗变化的检测方法;(3)基于锂引起电化学反应的检测方法;(4)基于锂引起电芯物理化学特性变化的检测方法。本文系统地对现有的无损析锂检测方法的原理、优缺点进行了概述,并对目前无损析锂检测方法进行了总结与展望,以提出这一不断发展的研究领域的技术现状和当前的研究空白。

锂离子电池快充策略技术研究进展

电动汽车的普及是锂离子电池的主要需求来源之一。而电动汽车的充电性能是影响普及进程的一个重要的考量参数。在材料体系不变的情况下,取代传统恒流恒压充电策略的新型充电策略近10年内也吸引了很多研究者的关注。另外,新一代电池管理系统也对充电策略提出了更高的要求。本文阐述了各种优化的充电方法及其特点和应用。研究结果表明,与传统的恒流恒压充电策略相比,优化的充电方法可以减少充电时间,改善充电性能并有效延长电池寿命。最后,本文还提出了对未来优化充电策略的展望,希望未来在线辨识和实时更新的模型参数的方法或者通过在线的方法辨识特征信号带来更加强大的充电策略。

LiFePO_4锂离子动力电池内阻与放电倍率关系研究

研究锂离子动力电池内阻与放电倍率的关系可以改善电池管理系统(BMS)内阻模型的准确度和适应性,对提高电池状态如荷电状态(SOC)的估算精度具有巨大的意义和市场价值。本文采用二阶RC网络等效电路模型,通过不同倍率恒流放电和脉冲放电对25 A·h LiFePO_4锂离子动力电池进行直流内阻(DCIR)和脉冲内阻(PDIR)表征,对不同荷电状态(SOC)下DCIR、PDIR_0、PDIR_1、PDIR_2随放电倍率的变化规律进行拟合,得到DCIR、PDIR_1、PDIR_2、PDIR_(tot)都非常符合双指数关系,PDIR_0符合线性关系且几乎不变,并通过对比分析排除因温度造成内阻变化的可能。从固态电解质界面(SEI)生成速率与分解速率的化学平衡角度解释了DCIR、PDIR_1、PDIR_2、PDIR_(tot)在低放电倍率时大可能是由于SEI分解速率小于生成速率,SEI与静置时的相似,电阻较大;反之,高放电倍率时小可能是由于SEI分解速率大于生成速率,SEI分解变薄并重新达到新的速率平衡,从而表现出较低的内阻。

SiC特性分析仿真及其在移动储能电站的应用

以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体材料由于其禁带宽度大、击穿场强高、热导率高、电子饱和漂移速度高等特性,在光电子领域及高频大功率应用上倍受青睐。本文对比了SiC和Si的物理结构和电气特性,并选取了两款MOSFETs,在实验室中用Saber仿真了它们在电路中的损耗,结果显示SiC MOSFETs平均损耗比Si MOSFETs低30%~48%。最后,讨论了SiC器件在光电子、太阳能逆变器和移动储能电站中的应用,并且在实验室中测试、分析了两台来自不同厂家的样机,实验结果显示,SiC系统比Si系统运行温度降低50%~60%,损耗降低11%,整机效率提高2.68%,功率密度由约0.46 kW/L提高到0.90 kW/L。说明SiC能够大幅提升系统的效率和功率密度,因其巨大的潜力,未来有望将工作频率提升至500 kHz以上,将系统功率密度提升至现有产品的5~10倍。