结晶态FePO4在锂电池中的应用

在不同的温度、物质的量比和煅烧时间等条件下,分别制备FePO4正极材料,并进行X射线衍射(XRD)测试、准开路电压(QOCV)和恒流充放电(CCV)等电化学测试.经湿法研磨后,结晶态FePO4的充放电容量有很大提高,有良好循环特性,表明结晶态FePO4可以通过控制颗粒特性提高比容量,可成为低成本环保型锂电池正极材料.     

典型温度下磷酸铁锂电池PNGV模型研究

温度是影响电池性能的重要因素之一。本文对典型温度下磷酸铁锂电池PNGV模型进行研究。通过大量的试验得出了磷酸铁锂电池充放电特性曲线,在此基础上建立了PNGV模型。应用混合脉冲功率性能测试试验(HPPC)对典型温度下模型参数进行了辨识,分析了典型温度下模型参数的变化规律。最后应用基于北京公交的纯电动客车用动力电池动态测试工况(BBDST)对模型进行了验证。验证结果表明PNGV模型在一定程度上能够反映磷酸铁锂电池的特性。同时,该模型在磷酸铁锂电池上的应用也存在一定的累积误差。     

基于集成ARIMA模型与BP神经网络的锂电池容量预测

锂离子动力电池是当前新能源汽车的主要储能方式,其容量预测非常重要。本文提出了一种利用差分整合移动平均自回归（ARIMA）模型和反向传播（BP）神经网络集成的方法来预测锂电池容量。首先,建立ARIMA模型,预测前期电池充放电容量数据;随后,建立相关的BP神经网络模型进行长期预测。用500组中的前420组数据预测后80组,预测结果实现R≈0.9,表示BP神经网络非常适合预测长期的锂电池容量数据。最后,利用安庆师范大学动力电池实验室提供的锂电池对提出的方法进行测试,实验误差在±5%以内,拟合值效果覆盖值也大于85%,预测效果良好。     

新能源汽车用锂电池热效应研究

锂电池是电动汽车未来发展重要的动力源,在锂电池的开发过程中,安全设计与评估在预防热失控引起的着火等问题中发挥着重要的作用。根据锂电池的工作原理及热效应原理,采用模拟技术,建立锂电池在充放电工作状态下的物理模型,评估锂电池的充放电时的热效应。该文介绍了运用COMSOL Multiphysics软件建模的方法来测试锂电池在充放电过程的放热情况及工作过程中冷却液对电池热量传导的效果,为进一步研究电动汽车用锂电池热安全性能提供数据参考。     

电容式钛酸锂电池的设计及制备方法

为解决现有钛酸锂电池在低温下电池容量衰减和充放电过程中的电池胀气问题，从电池内外部结构和制备工艺流程两方面提出新型钛酸锂电池结构设计.在电池内部模仿电容式结构，融合电容器的物理储能方式和蓄能电池的化学储能方式，提升电池在低温环境下的充放电性能.在制备工艺上采取柱形锂离子电池含浸新技术，提高含浸效率，减少电池内部水分，部分解决电池胀气问题，并进行相关性能测试.结果表明，新型钛酸锂电池容量保持率可在9 548次充放电循环下达到92.5%,低温环境下电池容量保持率大于75%,该方法有效提升了钛酸锂电池性能.     

一种基于LabVIEW的锂电池放电特性自动化测试方案

放电特性参数是聚合物锂电池的重要指标,针对锂电池的放电特性参数的测试,提出了一种基于LabVIEW的自动化测试方案,编写了相应的自动化测试程序,使用相对高精度的电压表和电流表,有效提高了放电特性参数的精确度。经过实际的测试试验,证明了自动化测试方案的可行性,明显提高了测试灵活度、测试准确度和测试的时效性。     

延长锂电池寿命的充电方法

锂电池具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电速率小、无记忆效应、无环境污染、安全性好及体积小、重量轻等突出优点,广泛应用于许多领域。长期以来人们都非常重视提高锂电池的容量,以换来相同情况下更长久的工作时间。然而在一些应用领域中,更长的电池使用寿命、更多的充电次数却比电池的容量更重要。本文分析了锂电池的充放电原理,并提出怎样可以较大延长锂电池寿命的充电方法。     

FePO4的制备及其在锂电池中的应用

采用不同的方法制备磷酸高铁 ,对其在锂金属二次电池中的充放电比容量进行测定 ,研究不同煅烧温度对其性能的影响 .通过机械研磨的方法 ,获得高比容量的 Fe PO4样品 .在电流密度为 0 .13m A· cm-2 时 ,首次放电比容量达 132 .0 m A· h· g-1.通过实验证明 ,结晶状磷酸高铁也可以获得具有与无定形磷酸高铁相近的充放电容量 .该方法提供一种原料价格低廉、制造简单和充放电容量高的正极活性材料 ,可应用于金属锂电池     

锂电池在线监测与预警系统

介绍一种锂电池在线监测预警系统,并对该系统的硬件和软件进行了详细的说明。经过产品测试验证,结果表明锂电池的在线监测预警系统性能良好,能够对锂电池包括充放电电压、充放电电流以及剩余电量进行准确监控,并能够根据监测结果及时作出预警并通知用户及时处理。该监测系统结构简单、成本低、性能良好、有效的延长了锂电池的使用寿命、监测准确度高等特点。     

磷酸铁锂电池的改进建模及SOC估计

由于磷酸铁锂电池在多方面的优越性能,它在电动汽车领域的应用已经越来越广泛。文章针对磷酸铁锂电池,给出了其改进的PNGV模型,并通过电池恒流充放电特性和脉冲充放电特性实验,利用插值和最小二乘拟合方法进行电池模型参数辨识,实现了磷酸铁锂电池的较准确建模,并采用扩展卡尔曼滤波算法(EKF)完成了电池荷电状态(SOC)的准确估计。     

锂离子动力电池传感器多故障诊断策略综述

锂离子电池作为新一代可充电电源,具有能量密度大、安全性能高等优点,显示出了广阔的市场前景。但锂离子电池在运行过程中会发生各种内、外部故障,所以锂离子电池安全问题一直备受关注。锂离子电池的传感器正常运行是保证对电池系统实时监测的关键,但是传感器故障微小且不易察觉,并且故障具有关联性、并发性的特征,可能引起多故障的发生,进而触发热失控的风险。所以如何保证传感器精确、快速地进行锂离子电池故障检测与诊断是确保安全稳定运行的关键。首先从锂离子电池结构出发总结了锂离子故障的类型及成因,并详细分析了传感器故障和多故障产生的机理。然后,对锂离子电池从单体电池到电池包所涉及的传感器故障和多故障诊断策略进行全面的阐述,并且分析了可能成为未来发展趋势的传感器多故障协同诊断策略和电池新模式下的故障诊断方式(如气体检测等)。最后,以全文锂离子电池的传感器多故障研究的重难点,提出了传感器多故障诊断未来可能的研究方向。     

锂离子动力电池特性研究

为深入了解锂离子动力电池的充放电特性,评价其在电动汽车上的使用性能,通过不同条件下的试验对两种锂离子动力电池进行了全面性能测试.介绍了动力电池性能试验方法,基于试验数据绘制了锂离子动力电池不同使用工况下的充放电特性曲线,得到了电池的各项性能参数.分析了锂离子动力电池的工作特性以及充放电率、环境温度等因素对电池性能的影响,提出了锂离子动力电池的合理使用建议和在低温情况下的合理应用方案.     

尖晶石型LiMn2O4电池材料的研究现状

对尖晶石型LiMn2O4电池正极材料的制备和性能,以及掺杂、表面修饰等的研究现状做了简要评述,分析了对LiMn2O4容量衰减的改善及循环性能提高的影响因素.     

锂离子电池自放电K值检测系统的设计

锂离子电池自放电检测对评估单体锂离子电池或电池组的容量、循环特性和使用寿命具有重要作用。快速检测开路状态下锂离子电池存储电量自发消耗是目前该领域的研究热点。本文采用开路电压法,通过测量单位时间内锂离子电池的电压降,即自放电K值,表征其自放电程度,设计了锂离子电池自放电K值检测系统。该系统由上、下位机组成,两者之间采用Type-C方式连接,可对锂离子电池进行自放电率检测。本文以三元锂离子电池为测试对象,对其进行14天的静置实验,检测静置过程中的自放电K值。测试结果表明该系统不仅缩短了锂离子电池自放电检测时间,而且可准确检测锂离子电池的自放电率。在锂离子电池20%、40%、60%、80%、100%五种荷电状态,20℃、50℃、-20℃、-40℃四种温度条件下对锂离子电池进行自放电K值检测。依据K值测试结果,可分析荷电状态和自放电环境温度对锂离子电池自放电率的影响。     

低压下锂离子电池热失控火焰特性研究

针对锂离子电池航空运输需求不断增大,而低压环境下锂离子电池热失控火焰特性研究甚少的现状,设计了60kPa、80kPa、100kPa三种压力下的锂离子电池热失控实验。在常压和低压环境下,对电加热触发的锂离子电池燃烧火焰特性进行了实验研究。实验结果表明,锂离子电池热失控的燃烧的火焰高度与普通池火不同,锂离子电池燃烧的火焰高度会随着时间而降低。随着压力的降低,锂离子电池热失控的火焰高度和燃烧时长都呈现出降低的趋势。 本文研究可为低压下锂离子电池热失控火行为的研究提供指引和支撑。     

锂离子电池的多状态模型剩余寿命预测方法

针对锂离子电池的容量恢复现象导致的剩余寿命预测精度不高的问题,提出了一种锂离子电池的多状态模型剩余寿命预测方法.首先通过分析锂电池的衰退数据将锂离子电池的退化过程分为正常退化、容量恢复和加速退化三种状态,然后分别对三种状态的退化过程进行建模并验证了模型的有效性,将3种状态的模型组合得到锂离子电池多状态容量衰退模型.然后基于建立的模型提出了粒子群优化粒子滤波算法,用于多状态容量衰退模型进行参数识别和状态更新.最后实现了锂离子电池的剩余寿命预测和预测结果的不确定性表达.与其他方法相比,实验结果表明:所提出方法精度更高,鲁棒性更强.     

锂离子动力电池内阻模型与实验研究

首先,根据多孔电极理论,建立了锂离子动力电池的仿真模型.对仿真模型的分析可知,影响电池内阻的内部因素为锂离子在电极活性材料中的固相扩散系数及由极片的电子电导率、电解液的离子电导率和活性材料的电子电导率组成的电池总电导率.分别设计制作磷酸铁锂和石墨半电池,使用恒电流间歇滴定法(GITT)对半电池进行固相扩散系数的测量.使用交流阻抗法(EIS)对半电池进行总电导率的测量.对比半电池实验数据和磷酸铁锂锂离子动力电池实验数据可知,电池的极化内阻由锂离子在电极活性材料中的固相扩散系数决定;电池的欧姆内阻由电池的总电导率决定.     

Temperature effect and thermal impact in lithium-ion batteries: A review

Lithium-ion batteries, with high energy density(up to 705 Wh/L) and power density(up to 10,000 W/L), exhibit high capacity and great working performance. As rechargeable batteries, lithium-ion batteries serve as power sources in various application systems. Temperature, as a critical factor, significantly impacts on the performance of lithium-ion batteries and also limits the application of lithium-ion batteries. Moreover, different temperature conditions result in different adverse effects. Accurate measurement of temperature inside lithiumion batteries and understanding the temperature effects are important for the proper battery management. In this review, we discuss the effects of temperature to lithium-ion batteries at both low and high temperature ranges.The current approaches in monitoring the internal temperature of lithium-ion batteries via both contact and contactless processes are also discussed in the review.     

电动车辆锂离子电池传感器故障诊断方法

为降低锂离子电池传感器故障对电动车辆安全与性能的影响,提出了一种基于观测器的电池传感器故障诊断方法。结合锂离子电池电热耦合动态模型,构建2个扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)观测器,估计电池单体的状态量,对比状态量估计值与传感器测量值以生成残差,并使用累计和(cumulative sum, CUSUM)测试方法进行残差评价,根据残差组合的不同响应情况实现锂离子电池电流传感器、电压传感器以及表面温度传感器故障的诊断与分离(fault diagnosis and isolation, FDI)。在不同的传感器故障情况下对诊断方法进行测试,结果表明,该方法能够及时准确地对锂离子电池单体3种传感器故障进行诊断与定位,性能表现优异且易于实施。     

电动汽车锂电池组的新型双向均衡法

由于电池制造工艺的制约导致生产出的电池间存在一定的离散性,多次充放电后不一致性更加严重,因此有必要对电动汽车电池组进行均衡.在分析了锂电池间不一致性的基础上建立了双向均衡结构,采用粒子滤波PF(Particle Filter)法估算电池初始剩余电量SOC(State Of Charge),提出了先让高SOC电池放电和先给低SOC电池充电的均衡法.该方法相比传统基于充电电压的均衡法能更精确的反映电池能量状态.实验结果表明,对于要求低能耗的系统采用先让高SOC电池放电均衡至±2%平均SOC界限范围;对于要求均衡结果一致性较高的系统采用先给低SOC电池充电均衡至±1%平均SOC界限范围.该均衡方法有效改善了电池组间的不一致性,对于提高电动汽车锂离子电池的使用寿命和续航里程具有实际意义.