关键词： 电荷状态   电池模型   参数辨识   卡尔曼滤波  

摘要： 随着能源和环保问题的日益突出,电动汽车以其零排放越来越受到世界各国的广泛关注。电池管理系统是电动汽车发展的关键技术之一,而准确的估算出电池的SOC(State of Charge)便成为电池管理系统良好运行的前提和关键。本文在研究电池等效电路模型及其参数辨识的基础上,致力于纯电动汽车用磷酸铁锂电池SOC估算的研究。 文章首先简单介绍了选题背景,介绍了国内外电动汽车的发展状况,介绍了SOC的定义并列举了目前常用的SOC估算方法；之后,综述了本论文的重点研究内容。 接着,对磷酸铁锂电池的发展史、结构以及工作原理作了简单介绍,指出了磷酸铁锂电池是目前较为理想的电动汽车用动力电池；综述了几种常用的电池等效电路模型,并从电池电化学角度出发,对Thevenin等效电路模型进行了改进,作为本文所采用的磷酸铁锂电池等效电路模型。 然后,介绍了实验室测得磷酸铁锂电池EOC与SOC的关系的实验方法和步骤；利用电路分析的方法得到电池等效电路模型参数的计算公式,并通过脉冲实验得到电池等效电路模型的参数,验证了所用模型的准确性和有效性,以便对参数有种感性的认识；利用渐消记忆的递推最小二乘法对模型参数进行在线辨识； 接着,利用实验得到的EOC与SOC的函数关系作为卡尔曼滤波的数学模型；利用卡尔曼滤波算法来计算电池SOC的初始值,仿真结果与实验结果相比较可知,该方法能有效的估算电池初始SOC值,并且精度相对较高,为提高在线估算电池SOC的精度提供了铺垫； 最后,采用参数辨识与卡尔曼滤波的联合算法(先进行参数辨识,再将辨识的结果应用到SOC估算中)来对磷酸铁锂电池进行SOC估算,将该方法与安时计量法、常参数下的卡尔曼滤波法进行比较,仿真结果表明该算法可以大大提高SOC的估算精度。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   碳包覆   银包覆   锰离子掺杂  

摘要： 橄榄石型LiFePO4因工作电压高、理论比容量高、价格低廉、对环境友好、循环性能优良、安全性能突出等优点而被认为最具开发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料。但是纯LiFePO4因电子电导率极低而造成可逆容量低,大电流充放电性能差。针对这种情况,人们尝试采取减小材料颗粒尺寸,添加导电剂,掺杂金属离子等措施来改善LiFePO4的性能,目前取得了一定的进展。 本论文中采用水热法制备LiFePO4正极材料,系统地研究了合成工艺条件对LiFePO4性能的影响。在优化条件的基础上,对LiFePO4进行改性。实验通过TG-DTA分析材料的热稳定性,使用XRD、SEM对材料的结构与形貌进行表征,利用恒流充放电测试、循环伏安法、阻抗分析法检测材料的电化学性能。 研究表明:采用水热法能合成出纯相LiFePO4,在180℃、18h时有低的错位率、良好的结晶性、合适的粒径尺寸,并有最佳的电化学性能,初始放电比容量达到142mAh/g。在原料中添加还原剂如抗坏血酸能有效防止杂质的生成,升温方式也会对产物性能产生影响。 包覆碳能有效地提高LiFePO4的电化学性能。其中,包覆3%的碳最能改善其性能,在0.2C倍率下,放电比容量能达到142 mAh/g,50次循环后仅衰减0.7%。不同包覆碳的方式也会对LiFePO4性能有影响。研究表明,研磨混合掺碳的方式能得到性能最佳的LiFePO4。 包覆银也能改善LiFePO4的电化学性能。包覆了1%Ag的样品有最高的充放电比容量和最佳的循环性能,初始放电容量为133 mAh/g,25个循环后的容量衰减率为19.5%。 在水热过程中掺锰离子也会对LiFePO4性能产生影响。其中,掺5%的锰最能改善LiFePO4的充放电比容量和循环性能,初始放电比容量达到132mAh/g,比纯的LiFePO4提高了10%。

关键词： 纯电动汽车   锂离子电池   永磁同步电机   电池组   铁电池   磷酸铁锂   燃油汽车   能量密度   电池容量   减速装置  

摘要： 在纯电动汽车领域,比亚迪无疑是一股异军突起的势力,代表着中国汽车界强有力的声音。而对于世界汽车市场而言,中国无疑是年轻且最重要的组成部分。

关键词： 冶金废液   磷酸铁   磷酸铁锂   电化学   单因素  

摘要： 黄金工业快速发展,易处理金矿资源已面临危机,我国有勘探结果的难处理金矿资源已达到总金矿资源30%以上,这类矿产资源的开发利用是我国黄金行业迫在眉睫的重要任务。生物氧化提金技术是难处理金矿资源开发利用的有效工艺,但此工艺过程中产生大量酸性含砷废液。目前,国内外主要采用石灰-铁盐法对其进行无害化处理,废液中砷生成较稳定的FeAsO4沉淀从溶液中除去。这类砷铁渣多采用掩埋处理,不仅存在二次污染的危险,还使得有价元素白白扔掉。研究酸性含砷生物氧化液的无害化、资源化处理,具有重要的理论和实际意义。 本论文以磷酸氢二铵为沉淀剂,通过选择性沉淀,以磷酸铁的形式回收冶金废水中的铁。主要考察了温度、搅拌速度、pH值等工艺参数对铁回收率及砷、铁分离效果的影响；在单因素实验基础上,通过三因子三水平正交试验优化得到砷、铁分离的优化工艺条件： pH值2.0,反应温度45℃,搅拌速度500rpm 此工艺条件下,铁回收率为99.83%,液相中砷的存留率98.64%,实现了有价元素铁的回收及砷、铁的有效分离。 论文以实验得到的FePO4为原料,进行LiFePO4/C复合材料的制备研究,考察了恒温温度、恒温时间、葡萄糖加入量等工艺参数对材料电化学性能的影响。确定了制备LiFePO4/VC复合材料合适的工艺条件为： 葡萄糖加入量8%、焙烧温度750℃、焙烧时间10h 此条件下制备的正极材料0.1C倍率首次放电比容量达到113mAhg-1,具有良好的循环性能。

关键词： 磷酸铁锂电池   充放电测试   均衡保护   特性建模  

摘要： 随着环境污染和能源消耗的不断加剧,新能源应用正日益受到人们的重视。在新能源领域有巨大应用前景的动力电池也成为关注的焦点。然而动力电池种类繁多且存在各种缺点,现有的测试方法并不能准确测量出动力电池的内特性。本文对各种动力电池进行分析比较,最后选择磷酸铁锂电池为研究对象,设计了一个较为完善的动力电池测试系统。 为设计测试系统,首先对锂离子电池的充放电原理和性能参数进行了分析,同时比较了主要的充电策略,选择使用分段充电法,结合恒定电流充电、恒定电压充电与涓流充电策略,分时分段对电池采用不同的充电策略。电池放电过程采用恒流放电结合脉冲放电的方法,进行各种参数测试。 由于电池组的各单体之间在充放电过程中存在不一致性,必须采用均衡保护电路。本文所采用的电路基于专用芯片,易于级联。通过限制锂离子电池的上限电压和下限电压以及最大电流实现电池组的均衡工作。 采用上述装置对电池单体和电池组进行了充放电实验和混合脉冲功率特性实验(HPPC),得出电池的充放电特性曲线,以及各特性参数,建立电池组的等效电路模型。通过该模型和实验数据,拟合出电池组端电压与电池组荷电状态S0C之间的函数关系,可以通过该函数判断电池剩余容量,进而得出电池组的内特性参数。实验结果与拟合曲线基本重合,验证了本方法的正确性。

关键词： 比亚迪股份   企业   企业管理   磷酸铁锂电池   储能电池   锂离子二次电池   锂电池   锂离子电池   电网公司   王传福   液流电池   能量储存   储能   储能电站   角斗场   南方电网   成批生产   批量生产   新能源汽车   万向集团  

摘要： 首个国家储能示范项目俨然已经成为储能企业的角斗场,角斗场上的主角们为了明天而战斗。作为北京普能世纪科技有限公司(下称普能公司)董事长的俞振华刚刚打赢一场战役却又不得不面对下一场战役。一年前,他的普能公司为液流储能的主流身份而战;半年前,他的普能公司在液流储能中的主流地位而战;而此时,他的普能公司为液流储能的主流市场地位而战。他这次面对的是四个对手,以境让他背后窜出丝丝凉意。

关键词： 正极材料   纳米科技   辅助生产   磷酸铁锂   电动汽车电池  

摘要： 佛山高明区新引进的高新产业纳米磷酸铁锂正极材料首期正式投产,该项目由深圳市德方纳米科技有限公司独资投资建设,预计投资1.2亿元,项目占地27.8亩,总建筑面积达17000m2。建成后将配置各类生产及辅助生产设备80多台套,主要生

关键词： 锂离子电池   水热法   磷酸铁锂   磷酸钒锂   聚苯胺  

摘要： 本论文分别以水和水／乙醇混合溶剂为反应介质,用水热法制备了聚苯胺掺杂的磷酸铁锂(PAn-LiFePO4)正极材料。同时,用水热法对反应原料进行了预处理,制备了碳包覆的磷酸钒锂[Li3V2(PO4)3/C]正极材料。研究了原料、反应条件、反应介质等因素对产物性能的影响,优化了反应条件,利用红外光谱、X射线衍射、元素分析等对产物的结构进行了分析,并对产物的倍率性能、循环性能、伏安特性等进行了测试。 以水作为水热反应介质,当LiOH、FeSO4、NH4H2PO4的摩尔比为2：1：1时,在160℃下反应12小时可以制备出纯相的LiFePO4正极材料,但材料的循环性能较差。运用水热法一步合成了聚苯胺掺杂的磷酸铁锂正极材料(PAn-LiFePO4),聚苯胺掺入量为20wt%时,O.1C倍率下磷酸铁锂的初始容量达到160mAh/g,循环50周后容量保持率达到95.9%。扫描电镜观察结果显示聚苯胺颗粒分布在磷酸铁锂颗粒的表面和颗粒之间,提高了材料的导电性能。 以无水乙醇与水的混合溶剂作为水热反应介质制备PAn-LiFePO4正极材料,乙醇和水的比例对磷酸铁锂的结构没有明显影响,但产物性能优于以水为反应介质所得产物。当乙醇与水的体积比为1：2时产物的性能更优,0.1C倍率下,其容量达到160mAh/g,1C倍率下循环50周后容量保持率达到96.3%。扫描电镜观察结果显示,混合溶剂介质中得到的磷酸铁锂颗粒为规整的菱形片状结构,粒径均匀,比表面积大,产物的电化学性能因此得到改善。 用水热法制备了Li3V2(PO4)3/C正极材料。由水热处理后的原料,高温烧结温度缩短为2小时,与传统的高温固相法相比,反应时间缩短了近90%,烧结温度有明显降低。800℃烧结得到的样品在0.1C放电倍率下,初始放电容量为177mAh/g,达到其理论容量的90%,1C倍率下循环50周容量保持率达92.3%,放电倍率为2C时,其放电容量仍可达到125mAh/g,表现出较好的电化学性能。

关键词： 磷酸铁锂   玻璃形成区   密度   化学稳定性   析晶行为  

摘要： 石油危机发生以来,锂离子电池作为新能源成为人们的研究热点。LiFePO具有比容量高、循环性能好、高温充放电性能好、热稳定性好、环保、价廉等优点,有望成为下一代锂离子电池的正极材料。但传统方法制备的LiFePO粉体材料存在振实密度小的缺点,采用经玻璃析晶的途径获得含磷酸铁锂晶体的电极材料可以克服此缺点。现阶段对磷酸铁锂玻璃的研究较少且不够系统。 本文首先采用熔体-退火或水淬冷却的方法制备出Li2-FeO-PO系列样品,通过XRD和偏光显微镜分析确定了Li2-FeO-PO三元系统的玻璃形成区,为以后制备和研究Li2-FeO-PO系统玻璃提供了参考依据。 实验采用阿基米德法和失重法分别测定了玻璃的密度和化学稳定性,通过FTIR、DTA、XRD等手段分析了玻璃的结构、转变温度(Tg)及析晶行为。在已确定的玻璃形成范围内,保持一个组分含量不变,改变其他两个组分含量,研究了组成变化对三元磷酸铁锂玻璃结构及性能的影响。结果表明:LiO和FeO都可以提高三元磷酸铁锂玻璃的密度;FeO可以提高玻璃的化学稳定性、抑制玻璃的析晶,而LiO起到相反的作用。 在三元磷酸铁锂玻璃基础上,分别引入NaO、KO、CaO、MgO、BaO、ZnO取代LiO、引入SiO2和BO取代PO5以及AlO取代FeO制备了一系列磷酸铁锂玻璃。 对含有NaO、KO、CaO、MgO、BaO、ZnO的四元磷酸铁锂玻璃的研究表明:NaO、KO、MgO、CaO和BaO取代LiO量较少时,因LiO含量减少,Li+在玻璃结构中的积聚作用减弱,Tg降低;而NaO、KO、MgO、CaO和BaO较LiO的摩尔质量大,使得玻璃的密度增加,同时由于混合碱效应和压制效应,上述替代提高了玻璃的化学稳定性。随着取代量增加,由于添加物离子具有较大的半径、较小的迁移能力,提高了玻璃的转变温度,但由于玻璃结构断裂增加,使得玻璃的密度减小、化学稳定性降低;ZnO取代LiO时,玻璃的密度增大、玻璃化学稳定性提高,而玻璃的转变温度有所降低,ZnO引入量较少时,ZnO在玻璃结构中起连接网络的作用,形成[ZnO]四面体和P-O-Zn基团,随着ZnO增多,Zn2+处于玻璃结构的空隙中。 实验证实,SiO2取代PO提高了玻璃的化学稳定性、增大了玻璃的密度、Tg和析晶温度(Tc);但其取代量不能超过10%,否则不能得到玻璃。当AlO取代FeO含量的10%时,玻璃的Tg升高、密度增大、化学稳定性提高,随着AlO量的增加,玻璃的Tg降低、密度减小、化学稳定性降低;少量BO取代PO时,其在玻璃结构中形成[BO]四面体,导致玻璃的密度迅速增大、化学稳定性提高,但随着BO引入量增加,玻璃结构中部分[BO]四面体转变为[BO]三角体,玻璃的密度增大缓慢、化学稳定性降低。 以不同升温速率测定了添加不同量氧化物的四元磷酸铁锂玻璃的DTA曲线。根据玻璃的DTA曲线,计算了各玻璃的析晶活化能,并确定了各玻璃的热处理制度。实验结果显示:随着NaO、KO引入量的增加,玻璃经热处理后析出晶体的主晶相从LiFePO7逐渐转变为NaFePO、KFePO;而引入CaO、MgO、BaO、ZnO和SiO2的玻璃析出晶体的主晶相均为LiFePO7;添加AlO的磷酸铁锂玻璃经热处理后析出晶体中除了LiFePO外逐渐出现Fe(PO);引入BO的玻璃经热处理后析出LiFePO晶体,且随着BO引入量的增加,析出的LiFePO晶体量增多。

关键词： 锂离子电池正极材料   磷酸铁锂   溶剂热法   碳包覆  

摘要： 橄榄石型LiFePO4材料因其来源广泛、价格低廉、对环境友好、放电电压平稳、循环性能和安全性能优异等众多优点,成为了新一代最具发展前景的锂离子电池正极材料。本文以合成具备优良性能的LiFePO4材料为目标,采用溶剂热法合成工艺,并对合成的LiFePO4材料进行改性,碳包覆后合成了LiFePO4/C复合材料；运用XRD、SEM、FTIR和恒电流充/放电等技术对LiFePO4材料的合成及改性工艺与结构和性能的关系进行了系统研究。 采用溶剂热法可制备出物相单一,均匀的LiFePO4正极材料,合成材料的晶体结构完整,形貌规则,颗粒尺寸均匀。系统研究并优化了溶剂热法合成LiFePO4材料的工艺参数,探讨了采用溶剂热法合成的工艺参数与材料组织结构与性能的关系,得到的优化工艺为：初始反应物浓度为3mol·L-1,温度190℃反应24h。该工艺条件下合成的样品经后续碳包覆热处理后表现出优异的电化学性能,0.1C倍率下首次充放电比容量分别为154.8和150.2 mAh·g-1，效率为97.0%。 不同初始反应物浓度制备样品的结构与性能比较研究表明,当初始反应物浓度为3mol·L-1时,合成材料有完整的晶体结构及较好的电化学性能。不同溶剂热温度和时间制备样品的结构与性能比较研究表明,溶剂热反应温度和时间对合成材料的晶体结构及电化学性能有较大影响。随着反应温度升高,时间延长,合成材料衍射峰强度增强,结晶更完整,同时晶粒长大。在190℃反应24h合成的样品表现出优异的电化学性能,0.1C首次充放电比容量分别为154.8和150.2mAh·g-1,效率为97.0%。此外,在不同倍率下充放电都保持了较好的循环性能,在经过多次循环充放电后,放电比容量没有明显的衰减,仍保持在120mAh·g-1以上。不同溶剂热条件下所制备各样品的振实密度值都非常接近,仅有很小的差异,所有合成样品的振实密度都在1.25g·cm-3以上,说明采用溶剂热法制备的材料流动性及分散性较好,具有一定的产业化潜力。 先利用溶剂热法合成LiFePO4晶体,再进行碳包覆高温处理,合成LiFePO4/C复合材料。碳的加入并没有改变LiFePO4的晶体结构,高温处理使晶体结构更加完善,但晶粒并无明显长大,形貌依然很规则,颗粒尺寸均匀；XRD、FTIR及SEM等表征表明碳以无定形碳均匀包覆于LiFePO4表面形成导电碳网,显著提高了材料的电化学性能。当碳包覆量为5%,碳包覆热处理温度为7000℃时,所得样品具有最佳的综合性能：振实密度为1.23g·cm-3,其在0.1C倍率下的首次充放电比容量为154.8和150.2 mAh·g-1,效率为97.0%；在1C倍率下经过20次循环后容量损失仅为1.5%。