面向超快速充电技术的三元锂离子电池电化学—热耦合建模与性能分析研究
发布时间：2021-12-21 22:46
随着全球各国对低油耗、低排放的新能源汽车的日益重视,以电能特别是具有高能量密度的锂离子电池为主要能量来源的新能源汽车是能够满足能源和环境要求的新一代交通工具的最佳选择。但是由于续航里程和充电速度等因素导致的里程焦虑、充电焦虑和电池焦虑限制了电动汽车的推广与普及。超快速充电技术可以大幅度缩短充电时间,有助于破解电动汽车的充电焦虑问题,但是电池在快速充电过程中的产热问题需要首先得到解决。因此,搭建准确合理的锂离子电池产热模型不仅对探讨其在超快速充电工况下的生热率和温度场信息至关重要,并且对指导超快速充电条件下的电池设计、热管理系统设计和充电方式设计具有重要意义。本文通过搭建动力电池充放电测试平台,对一款14Ah的三元锂离子电池进行了不同倍率（0.5C,1C和1.5C）和不同环境温度（15℃,25℃,35℃和45℃）的充电试验。根据试验结果进行数据分析,获得该三元锂离子电池的基本性能,并得到其电化学特性和温度场特性,为后期准二维电化学-三维热耦合建模和验证提供试验数据基础。针对试验采用的三元锂离子电池,借助COMSOL Multiphysics搭建了准二维电化学-三维热耦合模型。在0.5C、...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１中国原油进口和使用现状［１］??为了应对日趋严重的能源危机和环境污染问题，制定严格的排放法规以及发??
能完全充满，而使用５０ｋＷ的快速充电桩，也需要４５分钟才能达到８０％ＳＯＣ，??比内燃机的加油时间长１０－２０倍，而续航里程仅为２００公里左右。即便是市面上??可用的高达１２０ｋＷ的ＴＥＳＬＡ超级充电桩（图１－３），也需要３０分钟才能为最新??款的Ｍｏｄｅｌ?３车型提供３２０公里的续航里程，仍然与内燃机汽车的加油时间相去??甚远，且充电功率随着ＳＯＣ的提高逐步下降，无法始终维持１２０ｋＷ的充电状态。??因此引入下一代充电方式，即高达３５０－４００ｋＷ的超快速充电技术，对破解电动??２??
Ｙ＊０－Ｙ?Ｇｒｏｗｔｈ?６６％??２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２０１８??图１－２?２０１０￣２０１８年全球新能源汽车市场增长趋势及主要国家销售量份额??随着电池能量密度的不断提升，电动汽车的续航里程问题有望得到解决，但??与此同时完成一次完全充电所需的时间会不断增加，如目前国内一台具有快速充??电功能的４０ｋＷｈ的纯电动汽车，使用普通的家用交流充电器，需要８个小时才??能完全充满，而使用５０ｋＷ的快速充电桩，也需要４５分钟才能达到８０％ＳＯＣ，??比内燃机的加油时间长１０－２０倍，而续航里程仅为２００公里左右。即便是市面上??可用的高达１２０ｋＷ的ＴＥＳＬＡ超级充电桩（图１－３），也需要３０分钟才能为最新??款的Ｍｏｄｅｌ?３车型提供３２０公里的续航里程，仍然与内燃机汽车的加油时间相去??甚远
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电-热耦合模型的锂离子电池热特性与优化[J]. 宋文吉,陈明彪,白帆飞,冯自平. 电池. 2018(05)
[2]高比能量锂离子电池正极材料的研究进展[J]. 熊凡,张卫新,杨则恒,陈飞,王同振,陈章贤. 储能科学与技术. 2018(04)
[3]锂离子电池电-热耦合模型分析及其温度场仿真研究[J]. 姜水生,何志坚,文华. 热科学与技术. 2018(03)
[4]锂离子电池热失控防范技术[J]. 李惠,吉维肖,曹余良,詹晖,杨汉西,艾新平. 储能科学与技术. 2018(03)
[5]钴酸锂电池性能研究[J]. 冯莉原,宋凌珺,周兴振,葛帅,向立明. 电源技术. 2018(03)
[6]锂离子电池电极材料的低温特性[J]. 邹超,丁冬雁. 电池. 2018(01)
[7]进口美国原油对中国石油市场的影响[J]. 鲍敏. 当代石油石化. 2017(11)
[8]高镍体系能量及功率型锂离子电池的设计研究[J]. 蒋宁懿,罗萍,李成章. 电源技术. 2017(04)
[9]锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展[J]. 刘祥欢,庄卫东,彭敏,王振尧,卢世刚. 稀有金属. 2017(05)
[10]基于高镍三元材料锂离子动力电池在循环前后的热特性分析[J]. 云凤玲,卢世刚. 稀有金属. 2018(02)
硕士论文
[1]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
本文编号：3545316
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１中国原油进口和使用现状［１］??为了应对日趋严重的能源危机和环境污染问题，制定严格的排放法规以及发??
能完全充满，而使用５０ｋＷ的快速充电桩，也需要４５分钟才能达到８０％ＳＯＣ，??比内燃机的加油时间长１０－２０倍，而续航里程仅为２００公里左右。即便是市面上??可用的高达１２０ｋＷ的ＴＥＳＬＡ超级充电桩（图１－３），也需要３０分钟才能为最新??款的Ｍｏｄｅｌ?３车型提供３２０公里的续航里程，仍然与内燃机汽车的加油时间相去??甚远，且充电功率随着ＳＯＣ的提高逐步下降，无法始终维持１２０ｋＷ的充电状态。??因此引入下一代充电方式，即高达３５０－４００ｋＷ的超快速充电技术，对破解电动??２??
Ｙ＊０－Ｙ?Ｇｒｏｗｔｈ?６６％??２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２０１８??图１－２?２０１０￣２０１８年全球新能源汽车市场增长趋势及主要国家销售量份额??随着电池能量密度的不断提升，电动汽车的续航里程问题有望得到解决，但??与此同时完成一次完全充电所需的时间会不断增加，如目前国内一台具有快速充??电功能的４０ｋＷｈ的纯电动汽车，使用普通的家用交流充电器，需要８个小时才??能完全充满，而使用５０ｋＷ的快速充电桩，也需要４５分钟才能达到８０％ＳＯＣ，??比内燃机的加油时间长１０－２０倍，而续航里程仅为２００公里左右。即便是市面上??可用的高达１２０ｋＷ的ＴＥＳＬＡ超级充电桩（图１－３），也需要３０分钟才能为最新??款的Ｍｏｄｅｌ?３车型提供３２０公里的续航里程，仍然与内燃机汽车的加油时间相去??甚远
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电-热耦合模型的锂离子电池热特性与优化[J]. 宋文吉,陈明彪,白帆飞,冯自平. 电池. 2018(05)
[2]高比能量锂离子电池正极材料的研究进展[J]. 熊凡,张卫新,杨则恒,陈飞,王同振,陈章贤. 储能科学与技术. 2018(04)
[3]锂离子电池电-热耦合模型分析及其温度场仿真研究[J]. 姜水生,何志坚,文华. 热科学与技术. 2018(03)
[4]锂离子电池热失控防范技术[J]. 李惠,吉维肖,曹余良,詹晖,杨汉西,艾新平. 储能科学与技术. 2018(03)
[5]钴酸锂电池性能研究[J]. 冯莉原,宋凌珺,周兴振,葛帅,向立明. 电源技术. 2018(03)
[6]锂离子电池电极材料的低温特性[J]. 邹超,丁冬雁. 电池. 2018(01)
[7]进口美国原油对中国石油市场的影响[J]. 鲍敏. 当代石油石化. 2017(11)
[8]高镍体系能量及功率型锂离子电池的设计研究[J]. 蒋宁懿,罗萍,李成章. 电源技术. 2017(04)
[9]锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展[J]. 刘祥欢,庄卫东,彭敏,王振尧,卢世刚. 稀有金属. 2017(05)
[10]基于高镍三元材料锂离子动力电池在循环前后的热特性分析[J]. 云凤玲,卢世刚. 稀有金属. 2018(02)
硕士论文
[1]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
本文编号：3545316
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