车用三元圆柱锂离子电池电化学—热特性研究
发布时间：2021-07-28 07:00
动力电池能量密度的提升使得电动汽车获得了广泛的应用,但频繁发生的电池自燃事故限制了电动汽车的进一步发展,电池热管理系统作为电动汽车的关键技术能有效提高电池的安全性。因此,探究热管理系统中的电池电化学-热特性对电池安全性具有重要的意义。本文主要从以下几个方面研究了圆柱形锂离子电池电化学特性和热特性,包括:电池试验及分析、电池电化学-热耦合模型搭建及电化学-热特性仿真研究,并基于模型优化了电池内部结构尺寸,论文主要研究内容及结论如下:首先,对圆柱形三元锂离子电池实施电化学及热特性试验,包括:电极参考电位试验、电池过电压试验、混合脉冲功率特性试验（Hybrid Pulse Power Characteristic,HPPC）、不同工况下电池放电试验与温度监测、熵热系数试验。分析试验结果,结果表明:放电容量受制于倍率与环境温度,大倍率及低温都将导致放电容量下降,这是由于该工况下电池内阻和极化增大,故合适的工作条件对电池使用显得至关重要。通过进一步研究发现,倍率1 C常温25°C时电池放电容量较大且温度增量最小,因此该工况可作为电池长期稳定的工作条件。其次,通过试验数据及电池参数建立电池电化学-...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同形式的锂离子电池Fig.1.1Differentstructureoflithium-ionbattery不同种类的锂离子电池（Lithium-ionBattery）具有相同的工作原理
(a) 圆柱形 (b) 纽扣式(b) 方形 (d) 软包式图 1.1 不同形式的锂离子电池Fig. 1.1 Different structure of lithium-ion battery离子电池（Lithium-ion Battery）具有相同的工作原理要依靠锂离子在正负极之间的移动来工作。充电时，，放电时则相反。锂离子电池充放电示意图如图 1.2
首先基于试验数据及参数分别建立了锂离子电池电化学模型和热模温度对模型进行耦合，获得电化学-热耦合模型。之后，在不同工况性和温度特性进行了验证。在模型得到验证之后探究了电池内部电化学特性，先后分析了锂离布规律，并对正极材料颗粒尺寸进行优化。然后，基于电极材料颗对电池电化学特性进行敏感性分析。最后，研究电极和隔膜尺寸对电容量和放电平台考虑优化了电极尺寸。主要研究电池的热特性，首先通过模型仿真出电池的内部温度分布，系统研究电池和电极的产热特性及产热分布，并分析了电池内部积和反应速率常数对电极产热的影响。最后，探究电池外部参数传影响并对该参数做了优化处理。对本文的工作进行总结，指出本文研究的不足之处，并给出需要改究工作。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池热模型研究现状及展望[J]. 常国峰,季运康,魏慧利. 电源技术. 2018(08)
[2]电动汽车发展历史及前景分析[J]. 玉杰,陈奎讯. 现代商贸工业. 2018(07)
[3]双积分搅动新能源汽车业[J]. 刘朝晖. 新民周刊. 2017(46)
[4]富锂层状氧化物正极材料:结构、容量产生机理及改性[J]. 张宁,厉英. 化学进展. 2017(04)
[5]电动汽车锂离子电池管理系统的关键技术[J]. 卢兰光,李建秋,华剑锋,欧阳明高. 科技导报. 2016(06)
[6]电动汽车电池管理系统研究进展[J]. 夏正鹏,汪兴兴,倪红军,袁银男,廖萍. 电源技术. 2012(07)
[7]C/LiFePO4动力蓄电池的热行为[J]. 李文成,卢世刚. 中国有色金属学报. 2012(04)
[8]锂离子电池模型研究进展[J]. 王铭,李建军,吴扞,万春荣,何向明. 电源技术. 2011(07)
[9]锂离子电池的工作原理及其主要材料[J]. 刘璐,王红蕾,张志刚. 科技信息. 2009(23)
[10]锂离子电池正极材料层状Li-Ni-Co-Mn-O的研究[J]. 唐爱东,王海燕,黄可龙,谭斌,王晓玲. 化学进展. 2007(09)
博士论文
[1]高比能量锂离子动力电池热性能及电化学-热耦合行为的研究[D]. 云凤玲.北京有色金属研究总院 2016
硕士论文
[1]基于机理模型的锂离子电池电化学行为及优化研究[D]. 郑继利.哈尔滨工业大学 2018
[2]车用高比能锂离子电池电化学—热特性研究[D]. 赵稳.江苏大学 2018
[3]圆柱型锂离子动力电池的热电耦合模型仿真分析[D]. 李杨.北京理工大学 2016
[4]电动汽车锂离子电池电化学—热场耦合模型研究[D]. 陈萍.北京理工大学 2016
[5]锂离子动力电池热—电化学耦合特性分析及有限元模拟[D]. 李坤.北京理工大学 2016
[6]电动汽车用锂电池三维热物理模型及其应用研究[D]. 许笑天.清华大学 2015
[7]锂离子动力电池电化学建模与仿真[D]. 应振华.吉林大学 2015
[8]电动汽车圆柱型锂离子电池热模型研究[D]. 史男.北京理工大学 2015
[9]基于电化学—热耦合模型的锂离子动力电池放电行为研究[D]. 汤依伟.中南大学 2013
[10]电动汽车锂离子电池包热特性研究与优化设计[D]. 车杜兰.武汉理工大学 2009
本文编号：3307464
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同形式的锂离子电池Fig.1.1Differentstructureoflithium-ionbattery不同种类的锂离子电池（Lithium-ionBattery）具有相同的工作原理
(a) 圆柱形 (b) 纽扣式(b) 方形 (d) 软包式图 1.1 不同形式的锂离子电池Fig. 1.1 Different structure of lithium-ion battery离子电池（Lithium-ion Battery）具有相同的工作原理要依靠锂离子在正负极之间的移动来工作。充电时，，放电时则相反。锂离子电池充放电示意图如图 1.2
首先基于试验数据及参数分别建立了锂离子电池电化学模型和热模温度对模型进行耦合，获得电化学-热耦合模型。之后，在不同工况性和温度特性进行了验证。在模型得到验证之后探究了电池内部电化学特性，先后分析了锂离布规律，并对正极材料颗粒尺寸进行优化。然后，基于电极材料颗对电池电化学特性进行敏感性分析。最后，研究电极和隔膜尺寸对电容量和放电平台考虑优化了电极尺寸。主要研究电池的热特性，首先通过模型仿真出电池的内部温度分布，系统研究电池和电极的产热特性及产热分布，并分析了电池内部积和反应速率常数对电极产热的影响。最后，探究电池外部参数传影响并对该参数做了优化处理。对本文的工作进行总结，指出本文研究的不足之处，并给出需要改究工作。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池热模型研究现状及展望[J]. 常国峰,季运康,魏慧利. 电源技术. 2018(08)
[2]电动汽车发展历史及前景分析[J]. 玉杰,陈奎讯. 现代商贸工业. 2018(07)
[3]双积分搅动新能源汽车业[J]. 刘朝晖. 新民周刊. 2017(46)
[4]富锂层状氧化物正极材料:结构、容量产生机理及改性[J]. 张宁,厉英. 化学进展. 2017(04)
[5]电动汽车锂离子电池管理系统的关键技术[J]. 卢兰光,李建秋,华剑锋,欧阳明高. 科技导报. 2016(06)
[6]电动汽车电池管理系统研究进展[J]. 夏正鹏,汪兴兴,倪红军,袁银男,廖萍. 电源技术. 2012(07)
[7]C/LiFePO4动力蓄电池的热行为[J]. 李文成,卢世刚. 中国有色金属学报. 2012(04)
[8]锂离子电池模型研究进展[J]. 王铭,李建军,吴扞,万春荣,何向明. 电源技术. 2011(07)
[9]锂离子电池的工作原理及其主要材料[J]. 刘璐,王红蕾,张志刚. 科技信息. 2009(23)
[10]锂离子电池正极材料层状Li-Ni-Co-Mn-O的研究[J]. 唐爱东,王海燕,黄可龙,谭斌,王晓玲. 化学进展. 2007(09)
博士论文
[1]高比能量锂离子动力电池热性能及电化学-热耦合行为的研究[D]. 云凤玲.北京有色金属研究总院 2016
硕士论文
[1]基于机理模型的锂离子电池电化学行为及优化研究[D]. 郑继利.哈尔滨工业大学 2018
[2]车用高比能锂离子电池电化学—热特性研究[D]. 赵稳.江苏大学 2018
[3]圆柱型锂离子动力电池的热电耦合模型仿真分析[D]. 李杨.北京理工大学 2016
[4]电动汽车锂离子电池电化学—热场耦合模型研究[D]. 陈萍.北京理工大学 2016
[5]锂离子动力电池热—电化学耦合特性分析及有限元模拟[D]. 李坤.北京理工大学 2016
[6]电动汽车用锂电池三维热物理模型及其应用研究[D]. 许笑天.清华大学 2015
[7]锂离子动力电池电化学建模与仿真[D]. 应振华.吉林大学 2015
[8]电动汽车圆柱型锂离子电池热模型研究[D]. 史男.北京理工大学 2015
[9]基于电化学—热耦合模型的锂离子动力电池放电行为研究[D]. 汤依伟.中南大学 2013
[10]电动汽车锂离子电池包热特性研究与优化设计[D]. 车杜兰.武汉理工大学 2009
本文编号：3307464
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