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車用鋰離子電池?zé)崽匦约耙豪湫阅芊治?/H1>
發(fā)布時(shí)間:2021-08-20 09:03
  隨著全球化石能源日益枯竭與生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重污染,迫切需要尋找一種能夠替代化石燃料的清潔能源。鋰離子電池以其高比能量、高比功率及高電壓平臺(tái)等優(yōu)點(diǎn)成為了替代化石燃料的首要選擇。但是由于鋰離子電池使用過程中頻繁發(fā)生的熱安全問題限制了電動(dòng)汽車的發(fā)展及普及。因此,為了避免發(fā)熱問題影響電池的正常使用,需要對(duì)鋰離子電池的生熱和散熱特性進(jìn)行準(zhǔn)確分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:搭建了鋰離子動(dòng)力電池充放電測(cè)試平臺(tái),對(duì)一款10Ah的磷酸鐵鋰鋰離子電池進(jìn)行了不同倍率(1C、2C、3C)和不同環(huán)境溫度(-10℃、5℃、20℃、35℃、50℃)的放電試驗(yàn),分析了溫度及放電倍率對(duì)電池溫升及容量的影響。針對(duì)試驗(yàn)使用的磷酸鐵鋰鋰離子電池,在COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)仿真軟件中搭建了全三維電化學(xué)-熱耦合模型,分析了鋰離子電池工作過程中的電極電位分布、電流密度分布和溫度場(chǎng)分布特性。結(jié)果表明,通過建立的全三維電化學(xué)-熱耦合模型可以得到電池局部電位分布和電流密度分布等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法難以獲得的結(jié)果;在鋰離子電池恒流放電過程中,單電極對(duì)內(nèi)部存在明顯的溫度梯度,特別是在極耳和極板的過渡區(qū),電池溫度梯度變化最大;放電過程... 

【文章來源】:青島大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】:64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

車用鋰離子電池?zé)崽匦约耙豪湫阅芊治? src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020385101.nh0001'  style='max-width:500px'></p><br> 圖1.1串行風(fēng)冷與并行風(fēng)冷流道圖<br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020385101.nh0002' alt='原理圖,鋰離子電池,原理' style='max-width:500px'></p><br> 青島大學(xué)碩士畢業(yè)論文8第二章鋰離子電池理論研究2.1鋰離子電池的工作原理鋰電池因?yàn)槠渚哂懈弑饶芰、高比功率、高的電壓平臺(tái)和無記憶效應(yīng)等諸多的優(yōu)勢(shì),目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域。鋰離子電池作為可反復(fù)充放電的二次電池,其工作原理如圖2.1所示[53-54]。其中電池的正負(fù)極具有儲(chǔ)存鋰離子的作用,隔膜具有分隔正極和負(fù)極的作用,防止電池內(nèi)部發(fā)生短路,目前動(dòng)力電池隔膜表面會(huì)進(jìn)行涂膠涂陶瓷處理,以增強(qiáng)隔膜的性能。圖2.1鋰離子電池工作原理鋰離子電池的正負(fù)極活性物質(zhì)具有可逆地嵌入和脫出鋰離子的功能,當(dāng)鋰離子電池充電時(shí),鋰離子就會(huì)從電池的正極移動(dòng)到負(fù)極,同時(shí),正極處失去的電子也會(huì)經(jīng)過外電路移動(dòng)到負(fù)極,從而產(chǎn)生了充電電流,當(dāng)放電時(shí)鋰離子和電子移動(dòng)的方向與充電時(shí)相反[55]。以LiCoO2鋰離子電池充放電反應(yīng)過程為例,充電化學(xué)發(fā)應(yīng)式向右進(jìn)行,放電化學(xué)反應(yīng)式向左進(jìn)行,其工作原理如式2-(1)、2-(2)、2-(3)所示[56]:正極反應(yīng)式:iCoOoOLiLxexLiCx2122-(1)負(fù)極反應(yīng)式:nxnCLixexLiC2-(2) <br><br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020385101.nh0003' alt='示意圖,鋰離子電池,電極反應(yīng),示意圖' style='max-width:500px'></p><br> 青島大學(xué)碩士畢業(yè)論文9電池充放電總反應(yīng):nxxnLiCoOoOiCLCLiC2122-(3)2.2多孔電極理論鋰離子電池的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在正負(fù)電極的多孔介質(zhì)表面,此過程是電池內(nèi)部電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換。如圖2.2鋰離子電極反應(yīng)示意圖所示,當(dāng)電池充放電時(shí),正負(fù)極中的鋰離子通過電解液和隔膜到達(dá)電池的另一極,同時(shí)電子經(jīng)過外電路到達(dá)電池的另一極,并與鋰離子發(fā)生反應(yīng)。鋰離子電池電極反應(yīng)主要包括四個(gè)過程,分別為傳荷過程、電雙層充電過程、擴(kuò)散傳質(zhì)過程、電荷遷移過程,它們的反應(yīng)機(jī)理如下所示:(1)傳荷過程,這個(gè)過程發(fā)生在電解液和多孔介質(zhì)的交互界面處,可以通過法拉第定律進(jìn)行描述。(2)擴(kuò)散傳質(zhì)過程,此過程主要是指鋰離子電池在充放電過程中反應(yīng)物質(zhì)與生成物質(zhì)在正負(fù)極活性物質(zhì)內(nèi)部及電解液中的擴(kuò)散過程。(3)電雙層充電過程,在電極和電解液交界處,由電解液和電極活性物質(zhì)組成的類似于電容的結(jié)構(gòu)。(4)電荷電遷移過程,該過程描述的是電極反應(yīng)界面處生成的鋰離子及電子的傳輸過程。離子在電解液中進(jìn)行遷移,此過程被稱為離子導(dǎo)電;電子傳輸在兩側(cè)集流體中進(jìn)行,此過程被稱為電子導(dǎo)電。圖2.2鋰離子電池電極反應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖 <br><br>【參考文獻(xiàn)】:<br>期刊論文<br>[1]鉛酸蓄電池發(fā)展綜述[J]. 陳漢武,謝遠(yuǎn)鋒.  中小企業(yè)管理與科技(中旬刊). 2019(11)<br>
[2]大氣污染中化石燃料燃燒煙氣脫硫脫硝方法研究[J]. 陳弓,鐘秦.  化學(xué)工程師. 2019(09)<br>
[3]航空鋰離子電池剩余容量及RUL預(yù)測(cè)建模[J]. 丁勁濤,羅美君,咼曉兵,鄭先成.  電池. 2019(04)<br>
[4]基于改進(jìn)HPPC鋰離子電池內(nèi)阻測(cè)試方法研究[J]. 韋海燕,鐘騰云,潘海鴻,陳琳.  電源技術(shù). 2019(08)<br>
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[6]鋰離子電池熵?zé)嵯禂?shù)間接計(jì)算方法[J]. 文華,黃偉,賴俊全.  南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版). 2019(01)<br>
[7]鎳氫電池在電動(dòng)汽車上的發(fā)展[J]. 王雨瀟,任慧平,皇甫益.  包鋼科技. 2019(01)<br>
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[10]電動(dòng)汽車鋰離子電池溫度性能研究[J]. 謝金紅,吳小蘭.  輕工科技. 2018(08)<br>
<br>博士論文<br>[1]基于相變材料的電池?zé)峁芾硇阅苎芯縖D]. 吳偉雄.華南理工大學(xué) 2019<br>
[2]電動(dòng)汽車鋰離子電池組散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 謝金紅.華南理工大學(xué) 2018<br>
[3]電動(dòng)車輛動(dòng)力電池充電特性與控制基礎(chǔ)問題研究[D]. 姚雷.北京理工大學(xué) 2016<br>
[4]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<br>
<br>碩士論文<br>[1]動(dòng)力鋰離子電池?zé)崾Э胤磻?yīng)分析與熱阻斷換熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]. 王亞娣.吉林大學(xué) 2019<br>
[2]局部高溫面熱源接觸下鋰離子電池?zé)崾Э靥匦匝芯縖D]. 趙磊.江蘇大學(xué) 2019<br>
[3]電動(dòng)汽車鋰離子電池?zé)崽匦苑治黾耙豪湫阅軆?yōu)化[D]. 劉兵.江蘇大學(xué) 2019<br>
[4]面向超快速充電技術(shù)的三元鋰離子電池電化學(xué)—熱耦合建模與性能分析研究[D]. 何鑫.山東大學(xué) 2019<br>
[5]鋰離子動(dòng)力電池單體熱行為及模組熱管理優(yōu)化研究[D]. 鄒時(shí)波.華中科技大學(xué) 2019<br>
[6]相變材料在鋰離子動(dòng)力電池?zé)峁芾碇械膽?yīng)用研究[D]. 洪文華.浙江大學(xué) 2019<br>
[7]基于COMSOL固體氧化物燃料電池(SOFC)的數(shù)值模擬仿真[D]. 帥浚超.華中科技大學(xué) 2017<br>
[8]基于相變散熱的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究[D]. 嚴(yán)佳佳.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017<br>
[9]基于液冷的純電動(dòng)汽車鋰電池?zé)峁芾硌芯縖D]. 薛超坦.吉林大學(xué) 2017<br>
[10]新能源汽車用鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究[D]. 張輝明.山東大學(xué) 2017<br>
<br><!--https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD202101&filename=1020385101.nh&v=ZthKv2rcoNekcZElSZyebxDWglIBtEcFl7WR%25mmd2BKuzI5dOu5nr7Glg7eFYxVwYRuCT-->
					<br/><br/>本文編號(hào):<b>3353217</b><div style='float:right'>
					

			
				
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