锂离子电池典型温度与倍率放电特性分析

发布时间：2021-03-03 10:02

　　以三元体系锂离子电池单体为研究对象,将温度和放电倍率作为考察因素,电池电压降和电池温升作为分析特性,通过控制变量法选取典型工况1 C放电倍率及25℃环境温度,在此基础上探究温度以及放电倍率与电池电压降和电池温升之间的关系,简要探讨了不同温度下和不同倍率下放电对锂离子电池特性的影响,论述了电池温度与放电倍率在不同区域影响的显著性,同时也指出锂电池高倍率放电的危险性。 

【文章来源】：电源技术. 2020,44(08)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图３?不同温度条件下电池放电容霣与电压降的关系曲线??由实验曲线可得，相同放电截止电压条件下，放电容量会??随温度降低而降低，这一点在—１５￣１（ＴＣ低温及偏低温区表现??

设洚技４：?Ｅｌ??究与设计??图４?不同温度条件下电池单体温升与放电容置关系曲线??’Ｃ曲线，常－高温区域的２５、３０与４（ＴＣ曲线。本文将以上三簇??曲线称为“低温放电曲线簇”、“偏低温放电曲线簇”和“常－??高温放电曲线簇”。??比较这三簇曲线，可以明显发现锂离子电池放电温升会??随放电容量增加而增大，而不同温度区间对放电温升的影响??也有明显差异。不同曲线簇之间温升差异明显，说明不同环境??温度区间下，锂离子电池温升程度与变化差异性十分显著。??簇曲线的共同特点是在放电开始阶段温升斜率较大，并随着??放电的持续进行及过程中热量的累积与释放逐渐减小，而在??放电接近结束时斜率再一次增大。这种斜率变化的程度也随??温度的不同存在显著差异。在“低温放电曲线簇”中这一特点??最为明显，放电温升速率在不同放电阶段变化显著；在“偏低??温放电曲线簇”同样可以观察到这一特点，但相比之下没有在??低温环境下明显；而在“常－高温放电曲线簇”中，这一特点并??不十分显著，锂离子电池的放电温升整体变化不大。??观察“常－高温放电簇”曲线，２５、３０和４０＇〇￡条曲线几??乎完全重合。说明在２５－？）＇Ｃ范围内，电池在放电过程中的温??升几乎不受环境温度的影响，基本只有１￣４Ｋ的温升，在放电??到接近２０％?ＳＯＣ时才有稍明显的上升趋势。??在低温区域，电池放电温升十分明显。在１００％￣８０％?ＳＯＣ??的放电区间内，电池会有８?Ｋ的温升，在放电结束时电池温升??可以达到１５?Ｋ。相比偏低温和常－高温区间，锂离子电池在低??温放电时的温升十分明显。??２．２相同温度不同倍率下电池放电特性分析??控制典型环境温度２５?’

放电容霣与电压降关系曲线??差为０．８?Ａｈ，占标准容量的２．３％。随着电池放电容量的增大，??放电倍率越低，放电过程中的电压降越低。较高放电倍率情况??下，电池电压降会在放电初始阶段较快增大，４?Ｃ倍率放电时??电压会下降得更迅速，０．５?Ｃ倍率下，电压降最校在不同放电??倍率下，所有电压降－放电曲线的曲率变化基本一致。与方案??一中不同温度影响下各曲线差别相比，不同倍率对电池放电??时电压降与容量的相关性影响程度更校??同样，可以根据实验方案二得出放电容量与温升曲线，如??图６所示。??图６?不同倍率放电条件下电池温升与放电容量关系曲线??由图可知，不同放电倍率下，锂离子电池的放电温升随放??电倍率增大而增大，而放电温升受不同放电倍率的影响较为??显著。在０．５?Ｃ放电倍率下，放电过程中电池温度基本保持不??变，整体温升仅为１．７?Ｋ。在１?Ｃ倍率条件下，电池虽然有一部??分放电温升，但整体温升保持在稳定水平，最大温升出现在放??电结束阶段，达到４．２?Ｋ。而在２?ＣＭ?Ｃ的放电倍率条件下，电??池的放电温升显著提高。在２?Ｃ放电倍率下，放电温升开始有??了比较明显的升高；在３?Ｃ倍率条件下放电温升更明显，在放??电结束时温升已经达到２９?Ｋ，而此时电池表面温度已经达到??５５?＂Ｃ?，接近一般电池的最高工作温度；当放电倍率在４?Ｃ时，??电池的放电温升更明显，放电结束阶段温升已达到３９．７?Ｋ，而??此时电池表面中心温度已经接近６５?Ｘ：。??比较３?Ｃ与４?Ｃ倍率放电的温升数据可以发现，在放电开??始的前１５％?ＳＯＣ状态下，二者温升变化几乎趋于一致，随着??放电时间增加，放电容量增大，４?Ｃ倍率下

【参考文献】：
期刊论文
[1]城市循环工况下纯电动汽车动力电池包温度场分析[J]. 盘朝奉,李桂权,陈龙,周孔亢.  重庆理工大学学报(自然科学). 2016(08)
[2]锂离子动力电池温升特性的研究[J]. 张志杰,李茂德.  汽车工程. 2010(04)



本文编号：3061077