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锂电池放电循环的发热特性研究方法有哪些?

锂电池放电循环的发热特性研究方法有哪些?

来源:
2021/04/09 08:39
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【摘要】:

  放电循环的热特性研究

  锂电池的加热特性对电池热管理系统的发展具有重要意义。本文采用数值方法研究了锂电池放电过程的微热特性,分析了固体电解质锂电池放电周期(SEI)和欧姆热的变化规律。结果表明,锂电池的放电率高(gt; 5 c),热生成的SEI膜加热锂电池的重要组成部分,随着排放的发展周期,SEI的积极粒子表面的锂电池线性增加,从而导致SEI的增加阻力。放电环境温度越高,负SEI变厚越快,容量下降越快。

  0前言

  锂电池具有比能量高、放电电压高、循环寿命好等优点,被认为是纯电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)的最佳储能设备之一。热管理系统是保证大功率锂电池组安全运行的核心技术之一。过高的温度会导致锂电池表面的电解液(SEI)膜的破坏,从而缩短电池的使用寿命,并可能导致电池爆炸等安全问题。因此,研究锂电池在复杂工况下的热特性是电池热控制技术发展的基础,对热管理系统的发展具有重要的科学指导意义。

  目前,通过数值模拟和实验分析对锂电池的热特性进行研究具有重要意义。提出的柯南道尔和电池在电化学能量方程模型提出了贝尔纳迪,国内外学者的基础上,锂电池的发展更多的热电耦合模型,使用锂等热电耦合模型计算池在不同温度下的放电特性和温度的影响分析和相关参数的锂电池放电特性。

  利用热电耦合模型计算了缠绕锂电池的温度。V. Azquez-Arenas等人利用热电耦合模型模拟了方形锂电池,研究了电池温度对放电特性和锂离子浓度分布的影响,并定量分析了不同热源对电池热值的影响。目前,对锂电池的热特性研究大多采用热电耦合模型,很少考虑锂电池的容量退化问题。在锂电池充放电循环中,负极膜会因沉积而逐渐变厚,导致锂电池内阻增大,从而导致锂电池升温速率显著增加。在锂电池热电耦合模型中,考虑了循环衰减问题,分析了温度对锂电池容量衰减的影响。然而,该模型和研究结果仅适用于该模型所研究的特定锂电池,缺乏通用性。

  本文利用电池热电比模型,考虑了SEI变化对电池产热的影响。详细分析了锂电池循环过程中的热量变化以及温度对电池寿命的影响,得出以下结论:

  1. 在锂电池(>;5c)高速放电过程中,SEI膜产生的热量是锂电池产生热量的重要组成部分,占总热量的14%以上;

  2. 随着放电循环的发展,锂电池负极SEI逐渐变厚。放电环境温度越高,SEI上升越快,容量下降越快。

  3.SEI的厚度和电阻随放电次数的增加呈线性增加。

  4. 锂电池放电过程中SEI的热量和温升会随着放电循环次数的增加而逐渐增加。

 

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