一种耐变形的方形锂离子电池设计

锂离子电池的应用日益广泛,特别是方形锂离子电池由于具有体积利用率高、组合方便等优点得到更多的关注。介绍了一种耐变形的方形锂离子电池设计,针对大容量方形锂离子电池的变形问题采取优化电芯排布方式、壳体结构加强等措施,有效地抑制电池变形。

锂离子电池石墨阳极膨胀行为研究

基于叠片电池设计,从压实密度、涂布质量、集流体厚度、石墨类型四个方面系统研究了锂离子电池满充过程阳极片在X、Y、Z三个方向的膨胀行为。采用二次元测量仪对满充前后阳极片X、Y方向尺寸进行测量,利用千分尺测量Z方向满充前后尺寸变化,并计算三个方向的膨胀率,利用拉力计对不同厚度铜箔力学性能进行测量。结果表明:增大压实密度,阳极片沿X、Y、Z三个方向膨胀率均增大,且X方向的膨胀率大于Y方向的膨胀率;增加涂布质量,X、Y方向的膨胀率均有增大趋势,Z方向膨胀率减小;提高集流体强度可以抑制阳极片在X、Y方向的膨胀;在涂布质量较小时,增加集流体强度,Z方向膨胀率增加;涂布质量较大时,增加集流体强度,Z方向膨胀率减小;不同类型石墨在X、Y、Z三个方向膨胀率差异均较大,其中X、Y方向的膨胀变大是引起电芯变形的主要因素。对阳极膨胀的影响因素和机理进行了分析和讨论。

基于桥接电容电流特性的锂离子电池组一致性检测方法

为了满足功率和能量的需求,电动汽车以及储能系统中的锂离子电池均由电池单体通过串并联构成,电池组内各单体的一致性对电池组性能起着决定性作用。准确检测电池组内各单体的一致性并及时对不一致单体进行更换对提高锂离子电池组性能与安全性具有重要意义。选取内阻作为电池组一致性检测参数,提出了一种通过在电池组内桥接电容,根据电容电流特性实现电池组中各单体内阻一致性检测的方法。选取锂离子电池一阶Thevenin等效电路搭建锂离子电池组桥接电容电路模型,仿真研究电池组中不同位置单体内阻出现各种程度不一致时流过桥接电容的电流特性,并通过实验验证检测方法的有效性。研究结果表明,利用桥接于锂离子电池组内的电容电流特性能够实现锂离子电池组中各单体内阻一致性的准确检测,且该方法能够准确定位不一致单体的位置。

方形锂离子电池内芯层集式模型方法及细观变形失效分析

方形锂电池内芯的变形失效是引发内部短路和热失控的主要因素。根据方形锂电池内部组分材料的力学试验,构建隔膜-正极-隔膜-负极相互堆叠的细观芯层单元模型。通过不同载荷条件下的模拟结果可知,芯层单元模型能够有效地表征宏观力学响应和细观变形失效。进一步构建芯层单元模型连接均质化模型的层集式耦合模型,并且定义了模型的计算架构。通过方形锂电池实例模拟的结果表明,层集式模型能较好地预测局部载荷下的力-位移曲线和内部短路位置。此外,层集式模型在不同的隔膜材料模型下出现了不同的峰值载荷。该建模方法不仅提升了精细化模型75%的计算效率,还增加了机械内部失效方面的深入理解,对于提高方形锂电池安全性设计有指导意义。