發(fā)布時間：2020-11-18 13:41

　　 隨著新能源汽車性能的逐漸提高,車用鋰離子電池的比能量也越來越高,這也使得電池在使用過程中產生更多的熱量從而影響電池的使用性能和壽命,甚至造成安全隱患。因此對電池的電化學熱特性進行研究,對指導電池熱管理及電池設計具有重要的意義。圍繞鋰離子電池電化學熱特性的研究,本文開展了以下研究工作:對試驗用11 Ah鋰離子電池進行了容量標定、HPPC(Hybrid Pulse Power Characteristic)測試、恒流工況及脈沖工況測試、電化學反應熵熱系數(shù)試驗。對試驗結果進行分析,結果表明:電池的容量受溫度和放電倍率影響較大;電池的熵熱系數(shù)隨DOD(Depth of Discharge,DOD)的增長先上升后下降,并在50%DOD時達到最大值;不同測試環(huán)境下電池中心溫度最高。根據(jù)電池電化學模型的建模方程,基于Comsol軟件建立了鋰離子電池的電化學模型,并基于試驗數(shù)據(jù)對模型進行了標定和驗證。模擬得到的電池容量與試驗相比幾乎沒有誤差,電壓的最大誤差為2.06%。同時,通過溫度修正因子調節(jié),使所建電化學模型可用于不同溫度及工況下電池電化學特性研究�；�于此模型系統(tǒng)地研究了12個可調參數(shù)對電池的電化學特性的影響。研究結果表明:電池的平均電流密度、正負極厚度、正負極最大可嵌入鋰濃度、正負極初始嵌入鋰濃度對和正極粒子半徑電池的容量和電壓具有較大的影響;而電池的隔膜厚度、負極粒子半徑、SEI膜內阻和初始電解質鹽濃度對電池的容量影響不大,略微影響電池的電壓;與負極材料相比,正極材料的參數(shù)對電化學熱特性的影響更大�；�于Comsol軟件建立了鋰離子電池的電化學-熱耦合模型,利用不同溫度下的試驗數(shù)據(jù)對恒流放電仿真結果進行了驗證。結果表明,建立的電化學-熱耦合模型可用于不同溫度及工況下電池熱特性研究。基于所建電化學-熱耦合模型系統(tǒng)地分析了模型中8個可調參數(shù)對電池熱特性的影響,并得出了以下結論:電池的平均電流密度、對流換熱系數(shù)、正極厚度和正極初始嵌入鋰濃度對電池的溫升影響較大,而負極厚度、正極粒子半徑、比熱容和密度對電池的溫升影響較小;電池的對流換熱系數(shù)對電池放電結束時的等溫線影響較大,隨著對流換熱系數(shù)的增大電池的溫升會下降,但是電池的溫度分布均勻性會變差。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U469.7
【部分圖文】：

圖 1.1 鋰離子電池離子遷移圖Fig.1.1 Ion migration diagram of the lithium-ion battery材料以錳酸鋰，負極以石墨為例，其充電化學反應方程式如下面而放電過程與之相反。-L MO 充電

圖 3.1 鋰離子電池準二維模型示意圖ig.3.1 Quasi-two-dimensional model schematic of lithium ion battery為電化學準二維模型基本示意圖，該模型將鋰離子電池假設3 個部分[47]。基于該結構考慮電池工作的過程中涉及濃度、

(b)放電結束時電池的溫度場分布圖圖 4.2 25 C，1 C 放電倍率下溫度變化Fig.4.2 Temperature changes under discharge rate at 1 C, 25 °C倍率下的驗證
【參考文獻】

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本文編號：2888781