目前新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展,對高性能鋰離子動(dòng)力電池的需求十分迫切。然而,由于外部使用不當(dāng)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,鋰離子電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的擴(kuò)散極化和擴(kuò)散應(yīng)力,進(jìn)而引起電池容量衰退和電極結(jié)構(gòu)失效。本文以電化學(xué)和擴(kuò)散力學(xué)理論為基礎(chǔ),采用試驗(yàn)和仿真相結(jié)合的研究方法,對影響電池?cái)U(kuò)散極化和擴(kuò)散應(yīng)力的主要因素開展深入研究,為降低電池極化和應(yīng)力提供理論依據(jù)并指導(dǎo)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:（1）對研究用三元鋰離子電池進(jìn)行測試獲得電池特性參數(shù),測試主要包括容量標(biāo)定試驗(yàn),不同倍率和環(huán)境溫度的充放電試驗(yàn),混合電流脈沖能力特性（Hybrid Pulse Power Characteristic,HPPC）試驗(yàn)以及電極參考電位試驗(yàn)。通過試驗(yàn)獲取電池在不同條件下的電化學(xué)特性和極化內(nèi)阻特性,結(jié)果表明:電池在大倍率或者低溫環(huán)境下放電會(huì)造成電壓迅速下降并且放電截止容量減小。此外,電池的歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻隨放電深度整體呈增長趨勢,低溫環(huán)境下趨勢更加顯著。（2）基于鋰離子電池電化學(xué)原理和擴(kuò)散力學(xué)原理,利用COMSOL軟件構(gòu)建鋰離子電池的電化學(xué)-力耦合模型并對模型的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行修正。通過耦合原理可知,電... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 鋰離子電池的研究基礎(chǔ)
        1.2.1 鋰離子電池概述
        1.2.2 鋰離子電池模型概述
    1.3 鋰離子電池?cái)U(kuò)散問題研究現(xiàn)狀
        1.3.1 擴(kuò)散極化研究現(xiàn)狀
        1.3.2 擴(kuò)散應(yīng)力研究現(xiàn)狀
    1.4 課題主要研究內(nèi)容
第二章 鋰離子電池電化學(xué)試驗(yàn)與性能分析
    2.1 試驗(yàn)電池及測試設(shè)備
    2.2 電化學(xué)性能試驗(yàn)
        2.2.1 室溫容量標(biāo)定
        2.2.2 不同工況恒流放電試驗(yàn)
        2.2.3 HPPC試驗(yàn)
        2.2.4 電極參考電位試驗(yàn)
    2.3 測試結(jié)果分析
        2.3.1 電池放電特性分析
        2.3.2 電池放電內(nèi)阻分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 電化學(xué)-力耦合模型構(gòu)建及驗(yàn)證
    3.1 電池電化學(xué)模型原理
        3.1.1 固液相物質(zhì)守恒方程
        3.1.2 固液相電荷守恒方程
        3.1.3 電化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程
    3.2 電池?cái)U(kuò)散應(yīng)力原理
    3.3 電化學(xué)-力耦合模型原理及構(gòu)建
    3.4 模型驗(yàn)證
        3.4.1 不同倍率下驗(yàn)證
        3.4.2 不同環(huán)境溫度下驗(yàn)證
        3.4.3 HPPC驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 鋰離子電池?cái)U(kuò)散極化特性分析
    4.1 固相擴(kuò)散極化特性分析
        4.1.1 固相鋰離子濃度分布規(guī)律
        4.1.2 外部影響因素分析
        4.1.3 內(nèi)部影響因素分析
            4.1.3.1 電極顆粒半徑的影響
            4.1.3.2 電極厚度的影響
    4.2 液相擴(kuò)散極化特性分析
        4.2.1 液相鋰離子濃度分布規(guī)律
        4.2.2 外部影響因素分析
        4.2.3 內(nèi)部影響因素分析
            4.2.3.1 電極顆粒半徑的影響
            4.2.3.2 電極厚度的影響
    4.3 主要因素對電池放電特性影響分析
        4.3.1 負(fù)極粒徑
        4.3.2 負(fù)極厚度
        4.3.3 正極厚度
    4.4 本章小結(jié)
第五章 鋰離子電池負(fù)極顆粒內(nèi)擴(kuò)散應(yīng)力分析
    5.1 放電過程負(fù)極顆粒內(nèi)擴(kuò)散應(yīng)力分布規(guī)律
    5.2 外部影響因素分析
        5.2.1 不同放電倍率
        5.2.2 不同環(huán)境溫度
    5.3 內(nèi)部影響因素分析
        5.3.1 楊氏彈性模量
        5.3.2 材料的泊松比
        5.3.3 材料的孔隙率
        5.3.4 粒子半徑
        5.3.5 電極厚度
    5.4 本章總結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]國內(nèi)外鋰離子動(dòng)力電池發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 劉國芳,趙立金,王東升.  汽車工程師. 2018(03)
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博士論文
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碩士論文
[1]方形卷繞式鋰離子電池電極應(yīng)力仿真研究[D]. 王晶.山東大學(xué) 2016
[2]我國汽車保有量快速增長對石油需求的影響研究[D]. 顧文娟.北京交通大學(xué) 2016



本文編號：3155043