动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究

发布时间：2019-04-22 16:55

【摘要】：动力锂离子电池及电池组的寿命是制约电动汽车和电池储能技术发展的关键问题之一。论文从电池衰退机理和电池管理的角度出发,主要致力于研究电池组寿命的影响因素和电池的测试方法,具体的研究内容及结论如下： (1)通过电池的实际运行环境和电池寿命衰退的多种影响因素分析,并以奥运会用锰酸锂电池为例,分别从充放电倍率应力、温度应力和放电深度应力三方面提取实际运行环境下电池寿命测试的等效应力条件,提出了耦合BJDST典型工况、不同温度和放电深度的电池寿命测试方法。通过拟合退化数据得到了动力锂离子电池的寿命模型参数,并利用线性累积的方法提出了简化的电池容量衰退模型,与模拟混合四季的电池寿命数据对比验证了该简化模型的有效性,降低了电池寿命测试周期,减少了电池寿命预测的时间成本。 (2)分别通过等效电路模型、EIS阻抗谱和dQ/dV峰值曲线分析单体电池的模型参数,并以磷酸铁锂电池为研究对象,进行不同温度条件下单体电池的循环寿命测试,详细分析单体电池内阻、极化、扩散系数、电荷转移阻抗、dQ/dV曲线的退化机制,通过被测电池的锂离子损失量和活性材料退化量的分析,得出了电池在温度条件与循环老化相互耦合作用下的内部衰退机理及材料退化规律。 (3)建立了并联电池测试及仿真平台,基于并联电池模型分析了并联电池不平衡电流的产生原因,研究了内阻、极化和容量差异引起的电流不平衡程度,且深入分析并联各单体电池寿命的退化机制,得出了并联电池的性能衰退及寿命影响因素,描述了并联电池与单体电池的等价范围,进一步提取并联电池性能的评价指标,为延长并联电池的使用寿命提供依据。 (4)分别针对串联电池组和并联电池组的实际运行特点,建立了电池串并联成组的软件仿真平台,同时提出串联支路内部电池参数的在线辨识方法和并联支路间电流不平衡的动态评估方法,对比分析了不同成组连接方式对电池组充放电特性及寿命的影响,将单体电池寿命和并联电池寿命的退化分析方法和结果推广到串并联电池组的衰退轨迹控制研究,综合提出了提高成组电池寿命的成组优化及管理使用方法。
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【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM912

【参考文献】