隨著能源行業(yè)不斷發(fā)展,以新能源電動(dòng)汽車為主的動(dòng)力及儲(chǔ)能領(lǐng)域電池系統(tǒng)中鋰離子電池的安全問(wèn)題,特別是熱安全問(wèn)題備受同行關(guān)注。任何以犧牲鋰離子電池安全為代價(jià)所換取的高比能和長(zhǎng)壽命等性能特性的技術(shù)手段,都是錯(cuò)誤的發(fā)展路線。為了有效提升電池模組的熱安全性能,延長(zhǎng)電池模組的循環(huán)壽命,進(jìn)而推動(dòng)動(dòng)力及儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用,本文針對(duì)46.8V/8.8Ah電池模組開發(fā)過(guò)程中的電性能篩選、產(chǎn)熱評(píng)估、模組及熱管理設(shè)計(jì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行研究。首先研究電池模組的核心單元18650電芯在不同物理工況和環(huán)境溫度下的電性能特征,并通過(guò)理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)測(cè)量與計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合的方式分析18650電芯在不同放電倍率過(guò)程中的產(chǎn)熱行為和熱量分布規(guī)律,綜合評(píng)估電池成組前后的產(chǎn)熱及熱堆積效應(yīng)。在熱管理方案評(píng)估過(guò)程,分別提出二甲基硅油低溫預(yù)熱方案、半導(dǎo)體制冷方案以及重力熱管散熱方案,對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,分析不同熱管理方式下的電芯散熱行為。其次根據(jù)電芯產(chǎn)熱特性設(shè)計(jì)和制備基于PA/EG/EP體系的復(fù)合相變材料,并通過(guò)熱物性、力學(xué)強(qiáng)度、高低溫沖擊等性能測(cè)試綜合確定材料配方問(wèn)題,進(jìn)一步根據(jù)材料成型理論設(shè)計(jì)開發(fā)及改進(jìn)相應(yīng)的相變材料成型工藝并組裝電池模組... 

【文章頁(yè)數(shù)】：227 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 電池產(chǎn)品應(yīng)用趨勢(shì)
        1.1.1 消費(fèi)類電池
        1.1.2 儲(chǔ)能電池
        1.1.3 動(dòng)力電池
    1.2 鋰離子電池技術(shù)發(fā)展
        1.2.1 鋰離子電池發(fā)展方向
        1.2.2 正極材料發(fā)展
        1.2.3 負(fù)極材料發(fā)展
        1.2.4 電解質(zhì)技術(shù)發(fā)展
        1.2.5 隔膜技術(shù)發(fā)展
        1.2.6 廢舊電池回收技術(shù)發(fā)展
    1.3 電池?zé)岚踩c熱管理技術(shù)
        1.3.1 電池材料發(fā)展與熱安全
        1.3.2 動(dòng)力及儲(chǔ)能電池?zé)崾Э?br>        1.3.3 電池外部熱管理技術(shù)
        1.3.4 相變冷卻熱管理研究進(jìn)展
    1.4 本文的目的、意義與研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 本文的目的與意義
        1.4.2 本文的研究?jī)?nèi)容
第二章 電池模組開發(fā)過(guò)程中的電芯性能研究
    2.1 引言
    2.2 電芯基本電性能測(cè)試
        2.2.1 電芯小電流充放電分容研究
        2.2.2 不同SOC下的DCIR測(cè)試
    2.3 電芯基本物理性能測(cè)試
        2.3.1 滿電狀態(tài)自由跌落實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        2.3.2 低氣壓冷熱沖擊測(cè)試
        2.3.3 滿電狀態(tài)滾筒測(cè)試
    2.4 高溫工況下的電性能測(cè)試
        2.4.1 高溫工況電儲(chǔ)存性能研究
        2.4.2 高溫工況下充放電性能研究
    2.5 低溫工況下的靜態(tài)容量測(cè)試
        2.5.1 低溫工況下的電池微觀機(jī)理
        2.5.2 平臺(tái)搭建與實(shí)驗(yàn)流程
        2.5.3 低溫工況下充放電性能研究
    2.6 電芯低溫預(yù)熱技術(shù)探究
        2.6.1 電芯低溫預(yù)熱研究進(jìn)展
        2.6.2 低溫預(yù)熱平臺(tái)搭建與參數(shù)設(shè)置
        2.6.3 性能測(cè)試與結(jié)果分析
    2.7 本章小結(jié)
第三章 電芯產(chǎn)熱行為理論研究及數(shù)值分析
    3.1 引言
    3.2 高溫工況下電芯內(nèi)部的熱行為研究
        3.2.1 鋰離子動(dòng)力電池電化學(xué)機(jī)理
        3.2.2 高溫下SEI膜反應(yīng)
        3.2.3 高溫下電解液反應(yīng)
        3.2.4 高溫下的正極反應(yīng)
        3.2.5 高溫下負(fù)極與黏合劑反應(yīng)
        3.2.6 溫度與鋰離子電池的關(guān)系
    3.3 電芯放電過(guò)程熱行為研究
        3.3.1 電芯產(chǎn)熱基本研究思路
        3.3.2 電芯SOC估算方法
        3.3.3 電芯熱數(shù)學(xué)模型研究
        3.3.4 電芯傳熱公式評(píng)估產(chǎn)熱量研究
        3.3.5 電芯水量熱評(píng)估產(chǎn)熱量研究
        3.3.6 電芯瞬時(shí)積分評(píng)估產(chǎn)熱量研究
    3.4 電芯產(chǎn)熱行為數(shù)值模擬研究
        3.4.1 COMSOL Multiphysiscs (CM)數(shù)值分析
        3.4.2 基于電荷/質(zhì)量平衡的電化學(xué)模型機(jī)理研究
        3.4.3 基于二維區(qū)域的交替方向隱式方法研究
        3.4.4 基于熱傳遞基本規(guī)律的熱流體模型研究
        3.4.5 電芯產(chǎn)熱行為數(shù)值模擬及誤差分析
    3.5 基于帕爾貼效應(yīng)的半導(dǎo)體制冷實(shí)驗(yàn)研究
        3.5.1 研究目的
        3.5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與流程
        3.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.6 基于重力型熱管的電芯散熱實(shí)驗(yàn)研究
        3.6.1 研究目的
        3.6.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與流程
        3.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.7 本章結(jié)論
第四章 基于PA/EGEP體系的熱固型相變材料制備和性能研究
    4.1 引言
    4.2 基于石蠟與泡沫金屬耦合傳熱特性研究
        4.2.1 研究目的
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        4.2.3 不同型號(hào)電芯的產(chǎn)熱行為研究
        4.2.4 基于PA/CF的電芯熱性能研究
    4.3 PA/EG/EP體系材料的制備工藝研究
        4.3.1 研究目的
        4.3.2 石墨膨化工藝研究
        4.3.3 環(huán)氧樹脂特性研究
        4.3.4 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        4.3.5 材料制備工藝研究
    4.4 PA/EG/EP體系復(fù)合相變材料的性能分析
        4.4.1 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試與分析
        4.4.2 差式掃描量熱測(cè)試與分析
        4.4.3 掃描電鏡測(cè)試與分析
        4.4.4 X射線衍射測(cè)試與分析
        4.4.5 力學(xué)強(qiáng)度測(cè)試與分析
        4.4.6 高低溫循環(huán)沖擊測(cè)試與分析
        4.4.7 材料性能對(duì)照
    4.5 基于相變材料的電池模組樣品散熱研究
        4.5.1 研究目的
        4.5.2 電池模塊開發(fā)過(guò)程中的PCM用量計(jì)算
        4.5.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建與參數(shù)設(shè)置
        4.5.4 不同充放電工況下的溫度趨勢(shì)
        4.5.5 循環(huán)工況下的溫度趨勢(shì)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 46.8V/8.8Ah電池模塊研制、測(cè)試與優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 電池模組研制工藝
        5.2.1 相變材料成型與精加工
        5.2.2 電池模塊成組工藝研究
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與測(cè)試手段
    5.3 全密封絕熱下電池模組放電過(guò)程的熱行為研究
        5.3.1 Blank電池模組放電測(cè)試
        5.3.2 PCM電池模組放電測(cè)試
        5.3.3 分析對(duì)照
    5.4 電池模組放電過(guò)程的強(qiáng)制對(duì)流散熱實(shí)驗(yàn)
        5.4.1 Blank電池模組不同對(duì)流邊界條件放電測(cè)試
        5.4.2 PCM電池模組不同對(duì)流邊界條件放電測(cè)試
        5.4.3 對(duì)照與分析
    5.5 電池模組放電過(guò)程熱行為數(shù)值分析對(duì)照
        5.5.1 兩種電池模組的熱行為數(shù)值模擬
        5.5.2 兩種電池模組不同對(duì)流邊界熱行為數(shù)值模擬
    5.6 電池模組充放電循環(huán)過(guò)程中的熱行為研究
        5.6.1 Blank電池模組循環(huán)測(cè)試
        5.6.2 PCM電池模組循環(huán)測(cè)試
        5.6.3 對(duì)照與分析
    5.7 基于液冷板換熱的電池模組熱行為仿真優(yōu)化
        5.7.1 研究目的
        5.7.2 數(shù)值模型設(shè)計(jì)
        5.7.3 邊界條件及參數(shù)
        5.7.4 不同放電倍率下的同向/逆向換熱研究
        5.7.5 高導(dǎo)熱油換熱優(yōu)勢(shì)分析
    5.8 本章小結(jié)
結(jié)論和展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的文章
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]注塑模具型腔溫度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王海雄,陳暉陽(yáng),秦建華.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2018(01)
[2]基于可變溫度模型的鋰電池SOC估計(jì)方法[J]. 何耀,曹成榮,劉新天,鄭昕昕,曾國(guó)建.  電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]高溫鋰電池氧化物正極材料研究現(xiàn)狀與展望[J]. 宋恒旭,牛永強(qiáng),侯華,吳鑄,趙宇宏.  無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(12)
[4]超高壓水切割多功能特征解析[J]. 薛勝雄,陳正文,陳波,武子全,李岳峰,韓彩紅,任啟樂(lè).  流體機(jī)械. 2017(11)
[5]釩電池電解液濃度與穩(wěn)定性研究[J]. 史小虎,李君濤,余龍海,彭穗.  電源技術(shù). 2017(11)
[6]新型高電壓電解液用于鋰電池的研究進(jìn)展[J]. 張文林,蘭曉艷,史紫微,李春利.  化學(xué)通報(bào). 2017(11)
[7]太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 黃冰.  低碳世界. 2017(32)
[8]新能源汽車銷量高速增長(zhǎng) 為鋰電池行業(yè)發(fā)展提供新的增長(zhǎng)點(diǎn)[J]. 梁威剛.  電動(dòng)自行車. 2017(11)
[9]廢舊車用動(dòng)力鋰離子電池的回收利用現(xiàn)狀[J]. 高桂蘭,賀欣,李亞光,楊見(jiàn)青,李晨靜,許昕,肖海陽(yáng),關(guān)杰.  環(huán)境工程. 2017(10)
[10]實(shí)驗(yàn)室用高溫馬弗爐的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用[J]. 張瑩,周團(tuán)坤,張尼,沈坤,楊曉明.  現(xiàn)代儀器與醫(yī)療. 2017(05)

博士論文
[1]聚烯烴隔膜多巴胺改性及PVDF-HFP陶瓷隔膜制備和性能研究[D]. 王丹.吉林大學(xué) 2014
[2]鋰離子電池?zé)崾Э嘏c火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及高安全性電池體系研究[D]. 平平.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]基于固液相變傳熱介質(zhì)的動(dòng)力電池?zé)峁芾硌芯縖D]. 饒中浩.華南理工大學(xué) 2013
[4]鋰離子電池硅負(fù)極的失效行為與性能改進(jìn)[D]. 徐宇虹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[5]納秒脈沖電流微細(xì)電解加工技術(shù)研究[D]. 張朝陽(yáng).南京航空航天大學(xué) 2006

碩士論文
[1]硫系玻璃和玻璃陶瓷固體電解質(zhì)制備及性能研究[D]. 符煌.深圳大學(xué) 2017
[2]基于決策樹模糊等效電路模型的鋰電池SOC估計(jì)方法[D]. 張澤宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]石蠟/高聚物/泡沫銅定形儲(chǔ)熱材料的制備及性能研究[D]. 陳彭.華南理工大學(xué) 2016
[4]鋰離子動(dòng)力電池?zé)崽匦越Ｅc加熱方法研究[D]. 吳樸恩.北京理工大學(xué) 2016
[5]低溫保護(hù)熱板法測(cè)量絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)研究[D]. 張濤.南京航空航天大學(xué) 2015
[6]3C產(chǎn)品設(shè)計(jì)中民族意象元素的研究與應(yīng)用[D]. 趙倩.陜西科技大學(xué) 2012
[7]基于DSP的鋰電池充放電系統(tǒng)研究[D]. 何曉妮.華南理工大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3662453