基于改进等效电路模型的高比能量储能锂电池系统功率状态估计

针对高比能量电池大倍率下的电化学特性特殊性,用传统的等效电路模型(equivalent circuit model,ECM)估计功率状态(state of power,SOP)存在精度较低的问题,提出一种拓展的等效电路模型(extended equivalent circuit model,E-ECM)进行SOP估计。分析锂离子动力电池负载电流对极化内阻的影响,基于不同倍率测试和最小二乘的方法建立极化内阻与电流的关系;通过引入SOC偏差△z的概念,来描述电池内部的固相扩散反应引起的扩散压降,对部分SOC区间的△z进行了拟合预测;构建了考虑极化内阻电流依赖性和扩散压降的E-ECM模型,基于E-ECM模型进行电压限制下的10s和180s的SOP估计。搭建了面向单体电池的基本性能实验和SOP最大电流实验平台,分析结果表明,基于模型的最大电流平均误差不超过0.41%、最大误差0.51%左右,基于拟合预测△SOC处的最大电流误差为1.47%,验证了E-ECM模型对SOP估计的有效性和准确性,为锂离子动力电池管理系统功率状态估计与控制提供了理论支撑。

高比能量锂二次电池现状与展望

为突破传统石墨基负极的限制,引入硅基复合负极和锂基复合负极;同时,对固态锂电池和锂硫电池的研究也取得了不少进展。以材料特性结合基本理论,按电极和电解质的种类,针对几种高比能量的电池体系,分析当前的研究现状及在实际软包装电池应用中的可行性。此外,提出未来实现高比能量锂电池的正极、电解液等材料的研究重点。

“高比能量动力锂离子电池的研发与集成应用”项目介绍

2015年科技部组织编制了新能源汽车试点专项实施方案并与2016年11月12日发布了2016年项目指南,共支持19个项目,其中"1.2"为高比能量锂离子电池技术(重大共性关键技术类)研究。合肥国轩高科动力能源有限公司牵头申请的"高比能量动力锂离子电池的研发与集成应用"项目获得支持。本文介绍了"高比能量动力锂离子电池的研发与集成应用"项目的目的和意义,研究目标和研究内容,拟解决的关键科学与技术问题,研究团队与研究基础,研究挑战和项目预期效益。