软包装三元锂离子电池放电过程热特性研究

发布时间：2020-11-02 09:14

　　 随着全球对环境保护的日益重视,新能源电动汽车得到了各国的大力推动,我国电动汽车行业也得到蓬勃发展,软包装三元锂离子电池已经成为首选动力电池。本文以26Ah软包装三元锂离子电池作为研究对象,针对电池放电过程的热特性方面展开研究。采用混合脉冲功率特性测试方法(Hybrid Pulse Power Characterization,简称HPPC),得到不同温度(-10℃~50℃)和不同放电深度下的电池内阻,拟合出电池内阻随温度及放电深度的变化关系。通过绝热温升测试,依据电池在放电过程中的热平衡方程计算出不同放电倍率下的生热率,分析电池生热率变化。电池在放电过程中生热速率随着放电深度呈现一定的波动性;小倍率放电时出现2次极小值,分别在45%DOD附近和90%DOD附近;在大倍率放电时1次极小值。第一次极小值是由于内阻和熵热共同作用的结果,其中熵热表现为吸热反应,使得小倍率放电中期生热率降低;第二次极小值是因为电池内部发生了相变吸热反应,造成生热速率的降低。通过0.25C倍率放电测试并基于不可逆热扣除法,计算得到电池熵热系数变化曲线。利用高精度数字电压表测试出电池在不同放电深度、不同环境温度(-10℃、10℃、30℃、50℃)中的开路电压变化,得到熵热系数的实验值,计算值与实验值进行对比。软包锂离子电池的熵热系数在放电过程中是不断变化的,整体呈现“增大-减小-增大-再减小-再增大”震荡变化趋势,出现2次极小值,分别在25%~65%DOD和80%~90%DOD,是造成电池温度波动的主要因素。基于内阻和熵热系数变化曲线建立了生热率随时间不断变化的生热模型,利用软件BDS和Star-CCM模拟不同放电倍率下的温度变化。模拟结果再现了电池放电过程中温度及生热率的非线性变化。三维仿真模拟结果与热成像测试实验进行对比,可以看出随着放电倍率的增大,电池的温度梯度逐渐增大,电池表面越靠近极耳温度梯度越大;随着放电过程的进行,电池最高温度由远离正负极耳处逐渐向电芯中心位置转移。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM912
【部分图文】：

第 1 章 绪论1.2 锂离子电池工作原理目前，锂离子电池已被广泛应用于各个领域，其形状均根据使用要求不同，千形万态、多种多样。在新能源电动汽车领域，常用的锂离子电池按外形可以分为两种，圆柱形和方形（如图 1.1 所示），外部包装有铝塑膜软包装和金属外壳两种包装方式。

形成金属锂化物。锂离子电池的充放电化学反应过反应： 充电 放电 L 反应： L 充电 放电L C 应： 充电 放电 L C ，M 为 Co、Ni、Mn 等过渡金属。

15图 2.2 锂离子电池单体表 2.1 锂离子电池规格参数参数 规格正极材料 L N ζ ζ 负极材料 石墨寸(长 宽 厚/mm)耳(长 宽 厚/mm)耳(长 宽 厚/mm)质量/g标称电压/V电压工作范围/V额定容量/(Ah)206 1550 24 45 24 5753.72.75-26
【参考文献】

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本文编号：2866846