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【干货】自加热锂离子电池设计指南:金亚洲注册

发布时间:2020-09-01 20:15:20来源:金亚洲注册官方网站编辑:金亚洲注册官方网站阅读: 当前位置:首页 > 猎奇怪事 > 手机阅读

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金亚洲注册|众所周知温度对锂离子电池的性能具有十分最重要的影响,温度过较低时由于电解液粘度的减少,SEI膜电阻减小,石墨负极动力学性能变差,不会造成电池的电化学极化减少,很大的减少电池静电能力,例如一辆在23.9℃下需要行经105英里的电动汽车,在-6.7℃下仅有能行经60英里左右。  同时低温电池是十分危险性的,不会造成锂枝晶的产生,引起相当严重的安全性问题,因此电动汽车电池组设计方面,电池的冷却和散热装置仍然是不可或缺部分,冷却装置一方面减少了车用锂离子电池组的成本,减少了电池组重量,此外简单的设计往往不会造成电池的可靠性减少,因此一种需要适应环境低温环境的高可信锂离子电池就应运而生。

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  以往为了提升锂离子电池的低温性能,往往我们必须对电解液和电极等作出适当的调整,以低成本和性能壮烈牺牲为代价,提高锂离子电池的低温性能。最近研究者们明确提出了一种新的思路,不替换低温电解液以及电极用料,仅有从电池结构应从,通过在电池内部极板之间放入涂抹有聚合物绝缘层的Ni箔,构建了锂离子电池自冷却功能,能30s内将锂离子电池从-30℃冷却到0℃,而这一过程意味着消耗5.5%的电池能量。

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比起于外部特热带的锂离子电池冷却方式,内部冷却方式热效率更高,需要有效地的减少冷却能耗。  近日美国滨州州立大学的Xiao-GuangYang等针对自冷却电池展开了研究,并明确提出了优化改良方案。一般来讲,自冷却电池设计是将具有冷却功能的Ni箔映射到软包方形锂离子电池的中间方位,试验中Xiao-GuangYang等在软包方形电池的中间映射了一片厚度为50m的Ni箔,20℃下的电阻为56.2m,两侧各包有28m的绝缘外壳层。

掌控设计原理为,Ni箔的一端与负极连接,另外一段通过一个掌控电源与负极连接,外电路与Ni箔有电源的一端连接,在温度高于0℃时,电源关上,强制电流流经Ni箔产生热量,当电池温度超过0℃后,温控电源开口,暂停冷却。由于Ni箔的电阻与温度呈圆形线性关系,因此可以通过测量Ni箔的电阻来确认电池内部的温度,电池外表的温度可以通过热电阻展开测量。  实验中找到,由于锂离子电池结构的导电系数较低,当电池表面的温度从-20℃升至0℃时,坐落于电池中间Ni箔的温度超过了30℃左右,在电池内部与表面之间构成了相当大的温度梯度,这一温度差异不会造成有所不同电池极片静电倍率的差异,在试验中找到在开始冷却10s后,中心部位的极片由于温度较高,静电倍率超过了9C,而边缘的极片由于温度较低,因此静电倍率仅有为5C。自冷却过程,由于较小的温度梯度的不存在,对电池的性能产生了不当的影响,同时也造成电池的冷却能耗较小。

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  研究找到,电池导电效率越高,电池的温度梯度就越小,可以使自冷却过程更为高效,耗电更加较少。为了增加自冷却锂离子电池的温度梯度,Xiao-GuangYang等展开了多层Ni箔设计,几层Ni箔并联,Ni箔电阻设计使得并联后总的电阻值为56.2m,多层冷却片的设计使得电池内部的温度梯度明显降低,电池的冷却能耗也从4.15%(一层)上升到了3.23%(两层)和3.03%(三层),这与理论值2.76%早已十分相似。Xiao-GuangYang通过自冷却结构的优化使得自冷却效率明显提升,减少了冷却过程的能耗,明显提升了该技术的实用性,为电动汽车在北方城市推展奠下了扎实的基础。

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