关键词： 磷酸铁锂   循环寿命   神经网络   MIV  

摘要： 针对锂离子电池循环寿命衰减问题,为了能更加准确地对锂离子电池的循环寿命进行预测,对磷酸铁锂电池全生命周期进行循环充放电测试,获得其相关性能参数,提出基于BP神经网络分析方法建立寿命预测模型。在预测模型基础上,运用平均影响值(MIV)算法筛选模型的输入参数。结果表明,所建立的电池循环寿命预测模型具有较高的精度,符合电池的实际运行特性,对解决电池寿命评估周期长和成本高等问题具有重要意义。

关键词： 电动汽车   锂电池   建模仿真   电池管理  

摘要： 在电动汽车日新月异的发展进程中,以磷酸铁锂为代表的锂电池由于其优异的外特性表现而逐渐成为主流的电动汽车车载电池。目前国内外研究大部分的锂电池模型精度都比较低;而高精度的锂电池模型由于其复杂性,在成百上千个电池联合仿真时势必会大大增加运算成本和延长仿真时间。本文着眼于电池"精度"与"复杂度"这对矛盾,提出一种既能满足模型精度而又能满足仿真时间要求的电池模型,并进行建模仿真验证,为电池管理系统的开发奠定一个良好的基础。

关键词： 动力电池   汽车产销量   续航能力   整车制造   锂离子电池   能源燃料   磷酸铁锂   细分产业   汽车时代   汽车蓄电池  

摘要： 2015年以来,新能源汽车行业迎来全面爆发时期。从新能源燃料到动力电池,从充电桩到整车制造,新能源时代下的各类上下游产业都将迎来无限广阔的市场契机。在所有的细分产业中,动力电池最受瞩目。与传统汽车相比,由于动力电池决定着新能源汽车的续航能力,一直是新能源汽车厂家和消费者关注的核心,而新能源大时代的到来也不断推动动力电池续航能力的提高,这也给二级市场带来新的投资机会。

关键词： 汽车产业链   电池市场   节能汽车   储能电池   功率波动   磷酸铁锂电池   整车企业   补贴政策   电能质量   整车厂  

摘要： 储能电池能防止功率波动,提高电能质量,这对于新能源大规模供电有利作为新能源汽车产业链的上游,锂电池产业开始逐渐步入快速发展阶段。锂电池的使用寿命、安全性、成本以及产能,直接影响新能源汽车规模的扩展,然而目前锂电池供给仍存在巨大缺口。在国家工信部出台＂新能源汽车及节能汽车产业发展计划＂的扶持补贴政策之后,

关键词： 翅片热管   散热   电池模块   循环寿命  

摘要： 提高动力电池运行时的热安全性是研究热点之一,采用新型翅片热管强化传热的方式,对磷酸铁锂42110动力电池模块(4串,12.8 V 10 Ah)进行热连接与对比测试,结果表明该装置对电池模块有明显的降温与控温作用,极大地提高了动力电池的工作性能与循环寿命。

关键词： 动力电池   百人会   电动汽车   锂离子电池   优惠政策   客车厂   磷酸铁锂电池   发展时期   瓦时   纯电动客车  

摘要： 面对动力电池的缺失,中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高指出不宜盲目图快,应缓行。从2014年开始,我国政府出台了一系列优惠政策,从此,中国新能源汽车产业开始进入了高速发展时期。与此同时,电池投资的高速增长带动了电池产业的增速发展,但依然出现了供不应求的情况。那么,出现这种电池跟不上的原因在哪里?我国电池的技术路线又是怎样的?在电池技术方面,我国跟国外相比又处于一个什么水平?

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   碳材料   静电纺丝   电化学性能  

摘要： 磷酸铁锂(LiFePO4、LFP)作为最有前景的锂离子电池正极材料之一，已经受到广泛关注。LFP具有相对高的理论比容量、适中的放电平台、价格低廉、结构稳定、环境友好等优点。本文回顾了锂离子电池的发展历史，并介绍了LFP的合成方法和存在的问题及改进方法。以改善LFP本身存在的低电导和低锂离子扩散的缺陷、提高LFP的电化学性能为目的，分别通过单轴和同轴静电纺丝方法制备了一系列的纤维前驱体，结合热处理过程，制备了一系列LiFePO4/C正极材料。\n 通过四端法、重量法、DTA、XRD、SEM等表征手法对样品的电导率、含碳量、氧化失重过程、晶体结构、形貌等进行了研究。并将样品组装成电池，采用恒电流充放电、CV、EIS等测试，探讨了样品的电化学性能。\n 本文通过添加不同的聚合物粘结剂，比较了其对样品LFP-PVP和LFP/C电化学性能的影响。实验结果表明，添加PEO比PVP作为粘结剂可纺性更高，加入很少的量就可以纺出表面光滑，尺寸均匀的纤维，添加PVP过少则会出现大量节点导致样品在煅烧期间颗粒团聚，进而影响其电化学性能。\n 在350℃～600℃的温度区域改变预烧温度，研究了不同预烧温度对LFP/C的电化学性能的影响。实验结果表明，预烧温度为400℃时，LiFePO4样品表现出良好的电化学性能。\n 在600℃～800℃的温度区域改变煅烧温度，研究了煅烧温度对LFP/C的电化学性能的影响。实验结果表明，随煅烧温度的增大，晶粒发育逐渐完善，而过高温度则会过度生长，进而团聚。并得出750℃为LiFePO4样品的最佳煅烧温度。\n 比较了同轴静电纺丝和单轴静电纺丝技术制备的电极材料性能，即样品LFP/C-C和LFP/C-U的电化学性能。通过比较得到，样品LFP/C-C具有独特的多孔结构，尺寸均匀;通过Ip和v1/2的关系计算出对应的锂离子扩散系数，样品LFP/C-C的锂离子扩散系数达8.00×10-8cm2/s，样品LFP/C-U的锂离子扩散系数(1.22×10-8cm2/s)也比单相LiFePO4高了六个数量级;借助恒电流充放电测试手段，研究了样品LFP/C-C和LFP/C-U的电化学性能，样品LFP/C-C的放电比容量为157.7mAhg-1(0.2C)，143.8mAhg-1(0.5C)，135.7mAhg-1(1.0C)和104.3mAhg-1(5.0C)，其对应的库伦效率均在99％以上，与CV曲线中观察到的氧化峰与还原峰具有良好的对称性相吻合，在1C的倍率下循环100圈后容量保持率仍有97.16％。而样品LFP/C-U的放电比容量则相对较低，即125.4mAhg-1(0.2C)，109.6mAhg-1(0.5C)，96.4mAhg-1(1.0C)和73.5mAhg-1(5.0 C)，对应库伦效率都在98％以上，在1C的倍率下循环100圈后容量保持率仍有94.68％。\n 由此可以得出结论，样品LFP/C-C的多孔结构导致了优良的电化学性能。

关键词： 锂离子电池   磷酸锰铁锂   包覆改性   固相二次煅烧法   电化学性能   正极材料  

摘要： 锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)和磷酸锰锂(LiMnPO4)具有安全性高、稳定性强、原料来源广泛和环境友好等优点，在动力和储能领域有着广阔的应用前景。然而，由于LiFePO4的工作电压较低、LiMnPO4导电性差等问题，导致其比能量较低，阻碍了其在新能源汽车、电子通讯和储能等领域的广泛应用和推广。本课题针对以上问题，通过改进煅烧工艺、元素掺杂和表面包覆等途径，以期提高LiMn1-xFexPO4导电性能及电化学性能。\n 本研究采用固相煅烧法制备了LiMn1-xFexPO4/C复合电极材料，并采用DTG-TG、XRD、SEM、XPS、电池测试系统和电化学工作站等系统考察了煅烧温度、煅烧时间和锰铁比对电极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响规律。结果表明:在750℃和氩气气氛条件下，煅烧时间10 h，且锰铁比为7∶3、1∶1和3∶7时，所得LiMn1-xFexPO4/C复合电极材料性能较优，物相结构为纯橄榄石型结构，二次颗粒粒径为1-10μm，0.1C倍率下放电，比容量分别达到98.0、103.8和116.5 mAh/g。其中LiMn0.5Fe0.5PO4/C复合电极材料的二次颗粒平均粒径为2.49μm;室温导电率可达8.32×10-6 S/cm，锂离子传导率达到1.63×10-12 cm2/s;该电极材料在0.05 C倍率下放电，其比容量达到115.9 mAh/g，放电比能量为423.4 Wh/kg，平均工作电压可达3.65 V，Fe的引入可以明显提高材料的电化学性能。\n 采用固相二次煅烧法制备了核壳结构LiMn0.7Fe0.3PO4/LiFePO4/C复合电极材料，系统考察了煅烧温度、煅烧时间和LiFePO4包覆对其形貌、结构和电化学性能的影响。结果表明:采用LiFePO4包覆可以明显改善复合电极材料的电化学性能，包覆前后锂离子传导率由9.31×10-13 cm2/s增加到1.71×10-12 cm2/s，提高了84％;核壳结构LiMn0.7Fe0.3PO4/LiFePO4/C复合电极材料的电导率较LiMn0.5Fe0.5PO4/C提高了142％，达到2.01×10-5 S/cm;在0.1C倍率下放电比容量高达136.6 mAh/g，比能量可达506.9Wh/kg。

关键词： 磷酸铁锂   碳热还原法   聚乙烯吡咯烷酮   氮掺杂碳  

摘要： 磷酸铁锂(LFP)有两个缺点制约了其在工业上的应用,一是其电子导电率低,大约为10-9～10-11 S·cm-1;二是其锂离子扩散效率低,10-11～10-13cm2·S-1。磷酸铁锂的电子及离子导电率低将会导致其容量倍率小和使用率低,如何克服这些缺点成为了主要的研究内容。近几年来,有不少研究者致力于解决上述缺点的研究,包括掺杂导电材料,如：碳、掺杂金属离子、减小颗粒尺寸并使其均匀分散等。在这些改性方法中,在材料中掺杂或者包覆碳材料对于提高材料的电子导电性和离子扩散率最为有效。然而,仅仅依靠单纯的掺杂或者包覆碳材料不能得到具有理想性能的磷酸铁锂材料。在高充电／放电倍率下,电极表面电荷的不均匀分布将会使活性物质的应用效率大幅度降低导致比容量降低。为解决这一问题,有研究者报道了在磷酸铁锂表面上沉积碳和氮元素,氮掺杂碳可以形成一个优秀的连续电子导电层,从而使材料的放电比容量、循环性能及倍率性都能得到有效的提高。本论文主要以磷酸铁、碳酸锂作为合成原料,葡萄糖作为碳源,采用简单可控的碳热还原一步法合成LFP材料,本论文进行的研究及结论如下：葡萄糖用量为40%(理论合成LFP质量)合成的样品放电比容量较高,该样品在O.1 C充放电倍率下放电比容量为147.1 mAh·g-1；在此葡萄糖用量的基础上通过多组对比实验得出碳热还原法较佳的合成工艺是先350℃保温2 h后在700℃保温6 h。经该合成工艺制备的样品在O.1 C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C倍率下的放电比容量分别为149.1 mAh·g-1、 148.5 mAh·g-1、138.0 mAh·g-1、133.1 0 mAh·g-1、117.5 0 mAh·g-1、99.7 0 mAh·g-1;分别以尿素、三聚氰胺、聚苯胺、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等氮含量丰富的有机物在较佳合成工艺参数下合成LFP-氮掺杂碳复合材料。XPS结果表明合成的样品中确实含有氮、碳元素；通过表征及电化学测试表明加入PVP合成的样品性能较好,该样品在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C及5 C倍率下的首次放电比容量分别为：155.5 0 mAh·g-1、151.4 0 mAh·g-1、 140.1 0 mAh·g-1、133.90 mAh·g-1、119.50 mAh·g-1及107.6 0 mAh·g-1;通过多组对比实验探讨PVP用量对材料性能的影响。结果表明,PVP的加入能提高材料的性能,当PVP加入量为30%时合成的样品性能较好,该样品在O.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C倍率下的放电比容量分别为160.80 mAh·g-1、154.5 0 mAh·g-1、144.50 mAh·g-1、141.30 mAh·g-1、127.2 0 mAh·g-1、116.1 0 mAh·g-1,在O.1 C倍率下的放电比容最高可以达到165.10 mAh·g-1,具有很好的循环稳定性及倍率性能。

关键词： SOC估计   GNL等效模型   磷酸铁锂电池   扩展卡尔曼滤波方法  

摘要： 随着世界经济的快速发展,环境问题也日益恶化,因此,风光储可再生能源系统受到了各国的青睐。蓄电池储能系统能够消除风能、太阳能地域性、间歇性以及波动性等缺点,可以保障供电质量,成为新能源系统中不可或缺的重要环节。由于蓄电池价格昂贵,需要提高其使用寿命。准确地预估蓄电池组荷电状态(state of charge, SOC)对于提高电池寿命起到至关重要的作用。本文以磷酸铁锂蓄电池组为研究对象,主要对其SOC预估方法展开研究,主要内容如下：首先,介绍了锂离子电池的工作原理和特性,根据SOC的定义,分析电流、温度等因素对电池总容量的影响,结合锂离子电池在不同工作条件下的电压特性,考虑到电池管理系统对于在线SOC估算速度以及高精度的要求,确定应用扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)为对蓄电池SOC进行估计。基于卡尔曼滤波原理,结合锂电池的工作特性,建立适用于非线性系统的扩展卡尔曼滤波算法的通用公式。根据锂离子电池在充电、放电两种不同工作状态下电压的特性曲线,选取Thevenin一阶等效电路模型和GNL等效电路模型进行对比,最终确定使用二阶RC电路的简化GNL模型来近似表达锂电池的动态特性,在电池测试系统上进行混合脉冲功率特性(hybrid pulse power characterization, HPPC)循环试验,辨识各个模型参数,并推导各参数与SOC之间的定量关系。以传统电流积分法作为预估SOC的状态方程,用观测方程描述电池模型,结合扩展卡尔曼滤波法的递推公式,利用MATLAB仿真软件,对EKF算法的相关参数进行调试。最后,利用现有实验平台,模拟锂离子电池不同的工作状态,根据测量数据,预估蓄电池SOC,并对EKF算法加以修正。将EKF算法写入单片机,应用于电池管理系统。仿真和实验结果表明,最终确定的EKF算法估算单节锂离子电池SOC精度较高、速度较快,同样也适用于串联蓄电池组荷电状态的准确估算,在实际系统中具有重要的参考价值。