A study on equivalent circuit model of lead-acid battery for electric vehicles

A 100Ah@42V lead-acid battery package for electric vehicles are used for study. The hybrid pulse test is applied to the battery package to acquire enough data, by which the partnership for a new generation of vehicles (PNGV) equivalent circuit model parameters are identified by the least square method. Then, the PNGV model is verified under two conditions, i.e., the composite pulse excitation and the constant-current respectively. The corresponding maximum relative errors of output voltage are less than 3% and 3.5%. Results show that the present PNGV equivalent circuit model and verification method is effective, which can satisfy requirement of simulation of power system of electric vehicles.     

锂离子电池隔膜与电解质的设计与制备

聚合物隔膜是二次锂离子电池的4大材料之一,其成本占整个电池的20％以上。目前我国的锂离子电池隔膜还主要依赖进口,国产聚丙烯隔膜的技术水平与国外先进产品也有较大的差距。另一方面,大容量、高功率的动力电池是二次锂离子电池技术的发展方向,其中由电解质体系引起的安全问题是动力锂离子电池技术发展中需要重点解决的问题。围绕这两个问题,本课题开展的研究及取得成果有以下几个方面：     

2-甲氧基萘用作锂离子电池过充保护添加剂

在1mol／LLiPF6／EC＋EMC（体积比1：1）电解液中,用恒流充放电池测试系统测试了2-甲氧基萘对磷酸铁锂电池电化学性能的影响,结果表明添加剂对电池容量特性基本没有影响．过充实验结果则表明添加5％的2．甲氧基萘表现出最优的磷酸铁锂电池的耐过充性能．     

掺Ce锂离子电池正极材料LiNi1/3Co（1/3-x/3）Mn1/3Cex/3O2

采用共沉淀法和固相烧结法相结合合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Ce掺杂LiNi1/3Co1/3-Mn1/3O2锂离子电池正极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征.结果表明,不同Ce含量的正极材料均具有良好的层状结构、结晶度高.采用电化学性能测试的结果表明,放电容量随着Ce含量的增加而有所增加,首次可逆容量的衰减也随着掺杂Ce而有所降低,当Ce含量为x=0.2,0.2C恒电流充放电时,循环50次后的容量保持为91%.     

纳米结构的过渡金属氮化物复合物储能材料

日益凸显的能源安全与气候变化问题引发了人们对可再生能源的不懈追求,从而带来储能电池的革命性发展.高性能储能电池应该具有高能量密度、高功率密度、高安全性能、长使用寿命等诸多特征,这就要求人们研究开发新型电极材料.近年来,纳米材料以其独特的表面效应、小尺寸效应以及量子尺寸效应从而产生强大电荷储存能力引起人们的广泛关注.本文综述了近年来本课题组在过渡金属氮化物纳米复合材料用于储能领域的研究进展,基于电子和离子混合传输理念和有利的电荷跃迁界面,阐述了其在高性能锂离子电池和超级电容器等方面的应用.     

电动汽车锂电池PNGV等效电路模型与SOC估算方法

基于PNGV(the Partnership for a New Generation of Vehicles)电池等效模型,考虑了温度对模型参数的影响,提出了一种以电池等效模型的开路电压插值估算电池荷电状态(SOC)的方法。通过锂离子电池的充放电试验与HPPC试验,识别模型参数,然后使用Matlab/Simulink进行仿真计算。仿真和实验表明,所选取的PNGV模型精度高,能真实的模拟电池充放电特性,再结合开路电压插值计算电池SOC,可有效解决安时法(AH)估算SOC存在的累计误差和初始值估算不准确的问题,最终使SOC估算值控制在高精度范围内。     

基于改进粒子滤波算法的动力锂离子电池荷电状态估计

传统电池荷电状态(SOC)估计中常用的扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)方法仅适用于线性系统和高斯条件,虽然粒子滤波(PF)算法能用于非线性和非高斯系统,但PF算法在滤波更新时存在粒子退化现象,使粒子集无法表示实际后验概率分布,导致估计精度降低.采用改进的扩展粒子滤波(EPF)和无迹粒子滤波(UPF)算法对电池SOC进行估计,抑制了粒子权重退化.以Thevenin模型对电池进行建模,利用带遗忘因子的最小二乘方法进行模型参数辨识,结合改进后的滤波算法对电池SOC进行估计.实验结果表明,以UKF为建议密度函数进行重采样的UPF方法平均估计误差为0.71%,低于以EKF为建议密度函数的EPF方法平均误差(1.09%),两种方法的估计误差均小于PF估计误差(1.36%),有效抑制了粒子权重退化.     

正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xCrxO2的合成与表征

采用草酸盐共沉淀法合成一系列的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xCr_xO₂正极材料(0 ≤x ≤0.1),用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析合成产物的晶体结构及表面形貌;利用充放电仪测定了产物的电化学性能.结果表明,合成的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xCr_xO₂( x = 0.01,0.03,0.05,0.07) 均保持α-2NaFeO₂ 层状结构相,属于空间R3m点群.Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Cr_0.05O₂的电化学性能最佳,首次放电容量达158.6 mAh/g,在2.5～4.5 V区间30次循环后比容量衰竭率仅为3.92%.Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Cr_0.05O₂和Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)CrO₂ 的电极阻抗变化不同,进而影响其电化学性能.     

锂离子电池能源材料研究进展

能源材料是指能源的开发、运输、转换、储存和利用过程中的材料,其中锂离子电池材料是应用和开发前景最好的一种能源材料.改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的电极材料.总结上海大学环境与化学工程学院在新型电极材料领域的研究进展,其中包括锡基纳米粒子、锡基/碳复合纳米材料、碳纳米材料、碳包裹磷酸铁锂复合纳米材料、氧化钴/碳复合纳米材料、氧化镍/石墨烯复合纳米材料,并对该类材料的发展趋势进行展望.     

LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2正极材料的合成与碳包覆

通过共沉淀-高温固相法合成LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2固溶体正极材料,并通过球磨-低温热解对LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2进行碳包覆;通过XRD,SEM和TEM对包覆前后的样品进行分析和表征.结果表明:球磨包覆前后样品具有层状固溶体结构,但包覆后颗粒粒径有所减小;包覆后LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2 0.1C的放电比容量由包覆前的219 mA·h/g增加到246 mA·h/g,5C的放电比容量由包覆前的60 mA·h/g增加到包覆后的125 mA·h/g.50次循环后容量保持率由94.7％提高至97.8％.包覆后正极材料电荷转移阻抗从原来的62 Ω减小至37 Ω.