动力电池组发热特性实验研究与散热结构的优化设计
发布时间：2022-01-24 08:10
近年来,随着经济的发展和工业化进程的不断加速,能源消耗速度在急剧升高,随之而来的环境污染问题也越来越严重。电动汽车作为解决这一现状的重要手段,受到了社会各界广泛的关注。动力电池作为电动汽车的三大核心模块之一,是发展电动汽车的关键所在。锂离子电池因具有比较高的工作电压,能够实现快速充放电,电池容量密度比较大,自放电率小,使用寿命长等优点,成为了高性能电动车的首选动力来源。但在实际的使用过程中,尤其是在大电流的工况下,锂离子电池会产生大量的热量,可能会造成电池组的温度过高或局部温差过大,影响电池的正常工作,严重时甚至会引起电池燃烧或爆炸事故。因此,采用合理的电池热管理技术对提高电池组的可靠性和安全性具有十分重要的意义。风冷散热系统具有结构简单、质量轻、价格低廉等优点,是目前研究最为广泛的电池热管理技术。本文中采用实验分析和计算流体力学（CFD）仿真分析相结合的方法,对风冷散热系统进行了探究。首先,搭建了磷酸铁锂单体电池充放电平台,对单体电池在放电过程中的各项性能进行了测试,如:电压、容量、内阻、表面温度等。根据电池在放电过程中的电压变化和电池的放电容量,对单体电池进行筛选,选择性能相近的电...
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年中国能源消费结构
但是该电池的容量低，续航里程短，无法为电动汽车提供足够力，因而铅酸蓄电池电动汽车并未得到很大的发展[14]。镍氢蓄电池具有无、无毒等优点，是非常理想的环保电池。在工作的过程中，能持续稳定的释流，充电的时间也较短，续航里程比较长，几乎不会对周围的环境造成破坏较而言，镍氢蓄电池具有较高的比能量、较大的工作功率，比较适合进行大的充放电[15]。但镍氢蓄电池的耐高温性能较差，在高温的工作状态下，电寿命会大大缩短，负极材料储氢能力会变弱，从而导致电池的容量下降。此外氢蓄电池在充电过程的后期容易产生氧气，若不能及时将氧气除去，会使电安全性能降低。镍氢蓄电池还具有较高的自放电率，长时间不使用的话容易电池内部的损坏，这会减短电动汽车的续航里程[16]。总的来说，这二者在于电动汽车时都存在很明显的缺点，需要寻找性能更好的电池来给电动汽车能源，锂离子电池便进入了人们的视线。
总反应方程式：LiFePO4+ 6 C Li1-xFePO4+ LixC6由上述磷酸铁锂电池在充放电过程中的反应方程式，可以对该电池的充放电行为进行深入的分析：未进行过充放电反应的新电池，其正极材料是 LiFePO4，这时要先对电池进行充电处理。这时正极材料发生了氧化反应，锂离子和电子由正极材料中脱出，其中锂离子进入到电解液中，通过隔膜到达负极并嵌入到负极材料中去；电子进入到外电路，通过外电路到达负极后与锂离子及负极材料发生还原反应。放电的过程与充电过程正好相反，锂离子和电子由负极材料脱出，发生氧化反应，通过不同的路径到达正极与 Li1-xFePO4发生还原反应。在不断充放电的过程中，影响电池容量的主要因素是正极材料可逆脱嵌锂的多少，这是因为在组装的电池的过程，负极材料一般是过量的，而正极材料的锂元素含量、可逆脱嵌锂的数量是有限的。图 1-3（a）、（b）给出了磷酸铁锂电池的工作原理示意图[23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车技术发展的挑战机遇和展望[J]. 李猛. 山东工业技术. 2019(08)
[2]汽车排气污染现状及防治对策探析[J]. 曲洋. 节能与环保. 2019(02)
[3]2018年中国汽车市场盘点[J]. 赵黎. 汽车纵横. 2019(02)
[4]建议设立针对高效内燃机产品的激励机制[J]. 何光远. 汽车纵横. 2018(12)
[5]节能减排汽车驾驶技术分析[J]. 王天强. 科技创新与生产力. 2018(12)
[6]汽车限购的多角度思考[J]. 张震. 交通企业管理. 2018(06)
[7]锂离子电池用新型粘结剂研究进展[J]. 邵丹,王媛,唐贤文,常毅. 化工新型材料. 2018(11)
[8]导电剂对锂离子电池性能的影响[J]. 刘中奎,左阳,马留可. 电源技术. 2018(08)
[9]铅酸蓄电池的发展、现状及其应用[J]. 邵勤思,颜蔚,李爱军,张久俊. 自然杂志. 2017(04)
[10]石蜡/不同粒径膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究[J]. 徐众,万书权,邓建梅,刘黔蜀. 化工新型材料. 2017(05)
博士论文
[1]转型期中国城市环境治理模式研究[D]. 陈海秋.南京农业大学 2011
硕士论文
[1]车载动力电池组热管理仿真模拟与优化[D]. 侯大鹏.浙江大学 2017
[2]机动车怠速排放对社区大气环境的影响研究[D]. 王璐婷.北京交通大学 2016
[3]电动汽车磷酸铁锂电池组风冷散热系统研究[D]. 葛子敬.华南理工大学 2016
[4]基于镍氢电池的Ni（OH）2电极材料的制备及性能研究[D]. 栗飞.内蒙古科技大学 2015
[5]纯电动汽车锂动力电池组温度场特性研究及热管理系统实现[D]. 李策园.吉林大学 2014
[6]纯电动汽车锂电池组温度场研究及散热结构优化[D]. 林国发.重庆大学 2011
[7]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究[D]. 芮先宏.中国科学技术大学 2010
[8]混合动力客车电池包散热系统研究[D]. 许超.上海交通大学 2010
本文编号：3606210
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年中国能源消费结构
但是该电池的容量低，续航里程短，无法为电动汽车提供足够力，因而铅酸蓄电池电动汽车并未得到很大的发展[14]。镍氢蓄电池具有无、无毒等优点，是非常理想的环保电池。在工作的过程中，能持续稳定的释流，充电的时间也较短，续航里程比较长，几乎不会对周围的环境造成破坏较而言，镍氢蓄电池具有较高的比能量、较大的工作功率，比较适合进行大的充放电[15]。但镍氢蓄电池的耐高温性能较差，在高温的工作状态下，电寿命会大大缩短，负极材料储氢能力会变弱，从而导致电池的容量下降。此外氢蓄电池在充电过程的后期容易产生氧气，若不能及时将氧气除去，会使电安全性能降低。镍氢蓄电池还具有较高的自放电率，长时间不使用的话容易电池内部的损坏，这会减短电动汽车的续航里程[16]。总的来说，这二者在于电动汽车时都存在很明显的缺点，需要寻找性能更好的电池来给电动汽车能源，锂离子电池便进入了人们的视线。
总反应方程式：LiFePO4+ 6 C Li1-xFePO4+ LixC6由上述磷酸铁锂电池在充放电过程中的反应方程式，可以对该电池的充放电行为进行深入的分析：未进行过充放电反应的新电池，其正极材料是 LiFePO4，这时要先对电池进行充电处理。这时正极材料发生了氧化反应，锂离子和电子由正极材料中脱出，其中锂离子进入到电解液中，通过隔膜到达负极并嵌入到负极材料中去；电子进入到外电路，通过外电路到达负极后与锂离子及负极材料发生还原反应。放电的过程与充电过程正好相反，锂离子和电子由负极材料脱出，发生氧化反应，通过不同的路径到达正极与 Li1-xFePO4发生还原反应。在不断充放电的过程中，影响电池容量的主要因素是正极材料可逆脱嵌锂的多少，这是因为在组装的电池的过程，负极材料一般是过量的，而正极材料的锂元素含量、可逆脱嵌锂的数量是有限的。图 1-3（a）、（b）给出了磷酸铁锂电池的工作原理示意图[23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车技术发展的挑战机遇和展望[J]. 李猛. 山东工业技术. 2019(08)
[2]汽车排气污染现状及防治对策探析[J]. 曲洋. 节能与环保. 2019(02)
[3]2018年中国汽车市场盘点[J]. 赵黎. 汽车纵横. 2019(02)
[4]建议设立针对高效内燃机产品的激励机制[J]. 何光远. 汽车纵横. 2018(12)
[5]节能减排汽车驾驶技术分析[J]. 王天强. 科技创新与生产力. 2018(12)
[6]汽车限购的多角度思考[J]. 张震. 交通企业管理. 2018(06)
[7]锂离子电池用新型粘结剂研究进展[J]. 邵丹,王媛,唐贤文,常毅. 化工新型材料. 2018(11)
[8]导电剂对锂离子电池性能的影响[J]. 刘中奎,左阳,马留可. 电源技术. 2018(08)
[9]铅酸蓄电池的发展、现状及其应用[J]. 邵勤思,颜蔚,李爱军,张久俊. 自然杂志. 2017(04)
[10]石蜡/不同粒径膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究[J]. 徐众,万书权,邓建梅,刘黔蜀. 化工新型材料. 2017(05)
博士论文
[1]转型期中国城市环境治理模式研究[D]. 陈海秋.南京农业大学 2011
硕士论文
[1]车载动力电池组热管理仿真模拟与优化[D]. 侯大鹏.浙江大学 2017
[2]机动车怠速排放对社区大气环境的影响研究[D]. 王璐婷.北京交通大学 2016
[3]电动汽车磷酸铁锂电池组风冷散热系统研究[D]. 葛子敬.华南理工大学 2016
[4]基于镍氢电池的Ni（OH）2电极材料的制备及性能研究[D]. 栗飞.内蒙古科技大学 2015
[5]纯电动汽车锂动力电池组温度场特性研究及热管理系统实现[D]. 李策园.吉林大学 2014
[6]纯电动汽车锂电池组温度场研究及散热结构优化[D]. 林国发.重庆大学 2011
[7]锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究[D]. 芮先宏.中国科学技术大学 2010
[8]混合动力客车电池包散热系统研究[D]. 许超.上海交通大学 2010
本文编号：3606210
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