不同温度下磷酸铁锂电池内阻特性实验研究

以电动汽车用能量型磷酸铁锂动力电池为研究对象,通过不同温度(-20~40℃)下的电池充放电实验和混合脉冲功率特性法(HPPC)测量电池内阻,研究了环境温度和荷电状态(SOC)对电池充放电欧姆内阻、极化内阻和总电阻的影响。结果表明:随着温度降低,充放电欧姆内阻和极化内阻均增加,但欧姆内阻的变化率大于极化内阻;欧姆内阻是电池内阻的主要组成部分,对温度的敏感性比极化内阻更高;随着温度降低,欧姆内阻增加的变化率逐渐增大;在某一固定温度下,极化内阻比欧姆内阻受SOC的影响更大;SOC在0.2~0.8范围内,电池充放电内阻基本稳定,动力电池的荷电状态应控制在此区间内,以获得良好的功率特性。     

三元材料锂离子电池极化电压特性研究

为了提高SOC估算精度及优化动力电池充放电控制策略,对三元材料锂离子电池进行极化电压特性研究。通过混合脉冲功率特性测试(HPPC)实验分析了充放电过程、SOC、不同脉冲倍率和环境温度条件下极化电压的变化规律,结果表明在低SOC区间极化电压明显升高;当0.2SOC1时,极化电压变化相对平稳;脉冲倍率越大,平稳区间越短;环境温度越低,极化越明显,电池容量显著减小;对比一阶、二阶等效电路模型下极化电压曲线拟合结果,二阶等效电路模型误差更小,SOC估算精度更高。     

储能用钛酸锂体系电池直流内阻测试分析

以钛酸锂软包电池为研究对象,分析了电流倍率、脉冲时间、SOC(荷电状态)这3种因素对电池直流内阻的影响。研究显示:电池充/放电过程中,在30%～90%SOC区间,内阻变化较小且充电测试情况下的直流内阻和放电情况下的直流内阻差别很小,在大于90%SOC的区间内,放电情况下的直流内阻拟合曲线斜率迅速增加,约为充电情况下的直流内阻的3.4倍,并且随着电流倍率的增加,拟合曲线的斜率呈降低趋势;直流内阻随着脉冲时间的增加而增加,且增加幅度随着脉冲时间的延长而逐渐降低;随着电流倍率的增加,直流内阻对部分SOC的情况极为敏感,在30%～90%SOC区间,变化较小。     

铅酸蓄电池模型研究及SOC模糊估计

为了深入研究铅酸蓄电池在充放电过程中内阻等特征参数的变化,首先,基于铅酸蓄电池的工作机理建立蓄电池充放电模型,并进行不同倍率的充放电实验;其次,基于实验数据建立各模型参数与SOC之间的函数关系,同时对BP神经网络模型进行训练以实现SOC的精确估计。最后,结合铅酸蓄电池充放电模型和BP神经网络模型仿真铅酸蓄电池充放电过程,仿真结果和实际结果吻合,有助于对铅酸蓄电池内阻等特征参数的研究。     

不同工况下锂电池欧姆和极化内阻测试方法研究

针对在不同工况(不同荷电状态、不同充电倍率、不同放电倍率)下准确、高效地测量锂离子电池欧姆内阻和极化内阻的需求,提出一种基于改进混合脉冲功率特性阶跃法(HPPC)测量内阻。通过改变HPPC充放电倍率固定比值关系,可以解决在多倍率充放电测试脉冲中,锂离子电池容量亏损的问题。从而完成在单个内阻测试循环中,测量出不同工况下的充放电欧姆内阻和极化内阻。实验结果表明,与原方法相比,改进HPPC法测量的充放电欧姆内阻和极化内阻相关系数均在92.3%以上,平均测量精度最大提高7.64%,实验测试时间节省近78.47%,证明所提出的改进HPPC法能高效、准确地测量不同荷电状态、不同充放电倍率下的欧姆内阻和极化内阻。     

航空锂离子电池内阻测试研究

以航空钴酸锂离子电池为研究对象,通过混合脉冲功率特性测试方法来测试钴酸锂离子电池在不同温度和SOC状态下内阻变化规律。通过数据计算出钴酸锂离子电池的欧姆内阻和极化内阻,并分析现象产生的原因。研究表明:在相同温度下钴酸锂电池的SOC处于20%~90%范围内极化内阻波动很小,可视为定值。当电池处于相同的SOC下,随着环境温度降低特别是低于10℃时,极化内阻上升显著。当电池处于相同温度下时,当温度低于10℃时,随着SOC的减小钴酸锂电池欧姆内阻上升显著。得出结论是钴酸锂离子电池的极化内阻对温度变化敏感,而欧姆内阻对SOC变化敏感。钴酸锂离子电池的内阻特性变化规律为在线SOC估算提供研究基础和依据。     

钴酸锂电池性能研究

钴酸锂电池比能量高,循环寿命长,是一些便携式电子设备电源的首选。为了进一步了解钴酸锂电池的性能,以3.6V/2.2Ah钴酸锂电池为实验对象,对电池的基本性能进行了研究。首先,进行了容量实验,研究了电池在不同倍率下的放电特性;其次,利用静置法研究了电池的充放电平衡电势(Electro motive force,简称EMF),分析了电池的平衡电势曲线;最后,得到了电池在不同SOC下的充放电欧姆内阻、极化内阻和总内阻,发现当SOC0.1时,内阻变化较大,当0.1SOC1.0时,内阻变化较小。     

镉镍蓄电池内阻特性研究

介绍了电池内阻及两种电池模型,阐述了交流电桥法测量电池内阻的原理。经过对多种圆柱型密封镉镍蓄电池组用不同的充、放电制度进行电池内阻特性研究实验,表明了镉镍蓄电池在充、放电过程中内阻值波动较大,随充、放电程度的加深内阻增大;在充、放电后期电池内阻上升速率加快;当充电态内阻变化△R比放电态的大时,电池性能更优良;电池内阻过大,充放电过程中△R偏高,充电效率极低,则电池性能差、寿命短。     

三元锂离子电池直流内阻的测试分析

内阻是评价电池性能的重要指标之一,内阻的测试包括交流内阻(ACIR)与直流内阻(DCIR).交流内阻与欧姆阻抗接近,直流内阻则包含了欧姆电阻和活化电阻.锂离子电池的直流内阻与电池的功率性能直接相关,且关系到电池系统的发热性能、电动汽车的爬坡能力,对电池系统的相关设计有着重要的指导意义,在实际应用中也多用直流内阻来评价电池的健康度和寿命预测等.因此直流内阻测试结果的准确性至关重要.对不同条件下的直流内阻进行了测试对比,测试结果表明,电池SOC状态,脉冲电流,脉冲时间,测试温度以及使用工况都对电池直流内阻有较大的影响.     

不同放电倍率下的锂电池欧姆内阻测试分析

以常用磷酸铁锂电池为研究对象,分析了电池欧姆内阻特性在不同放电倍率下的变化关系。通过混合脉冲功率特性(Hybrid Pulse Power Characteristic,HPPC)实验法,分析获得了电池欧姆内阻与放电倍率和荷电状态(State of Charge,SOC)之间的关系。研究结果表明,相同放电倍率下,电池欧姆内阻随着电池SOC的减小而增大;相同电池SOC状态下,电池欧姆内阻随着放电电流的增大而增大,从而明确了电池欧姆内阻受放电倍率和SOC共同影响。     

空气中针板直流正负电晕发展过程实验研究

为了探明干燥空气中直流电压下电晕放电发展过程,搭建了局部放电测试系统,开展了针–板模型不同极间距离下的正负电晕放电实验。实验结果表明,随实验电压的增加,正电晕逐步经历猝发性流注放电、周期性流注放电、辉光放电及刷状放电等过程;负电晕逐步经历Trichel放电初期和中期、锯齿状放电及辉光放电等过程。当在电压增幅相同下针–板间距增加时,正电晕流注阶段脉冲幅值及重复率变化较小,刷状流注阶段脉冲幅值与重复率变化较大,增加幅度均减小,脉冲幅值峰值减小,重复率峰值增加;负电晕Trichel放电阶段,脉冲幅值增加幅度减小,脉冲幅值峰值减小,重复率增加幅值减小,重复率峰值相近。正负电晕发展过程变化不同,原因均可归结于针-板间正负空间电荷迁移速率不同,电荷迁移过程中加强或削弱电离区域电场方式不同导致电离电荷的聚集、消散方式不同。     

温度和放电深度对钠硫电池欧姆内阻的影响

钠硫电池的欧姆内阻与温度和放电深度(DOD)密切相关。通过不同温度下的脉冲放电实验,测量不同DOD时钠硫电池的欧姆内阻。除DOD为100%外,在某一固定DOD下,欧姆内阻随着温度的降低而增大。在某一固定温度下,DOD为0~7.14%时,随着DOD增加,β″-氧化铝陶瓷管外表面高阻抗的硫单质层被消耗,造成欧姆内阻逐渐减小;DOD为7.14%~85.70%时,欧姆内阻基本恒定;DOD为85.70%~100%时,随着DOD增加,电池负极有效反应面积减小,欧姆内阻急剧增大。DOD为7.14%~57.14%时,钠硫电池的开路电压为2.065~2.079 V,具有良好的功率特性。     

全钒液流电池性能及电极材料研究

进行了石墨毡活化前后的性能比较,利用充放电仪器研究了经浓硫酸活化的聚丙烯腈基石墨毡作为电极的全钒液流电池的电化学性能.结果表明:(1)对石墨毡进行浓硫酸活化可增强其化学活性;(2)电池的库仑效率随着充放电电流的增加先增大后减小,最高可达95,01％;(3)电池的能量效率随着充放电电流的增加而减小,最高可达75.20％;(4)电池的交流内阻随电池SOC增加而减小.     

不同健康状态等级的储能磷酸铁锂电池熵变系数及放电产热研究

衰退电池的热效应与新电池有较大差异,为了明确衰退电池放电过程中的热量构成情况、为衰退电池的安全状态监测及电池热管理策略提供依据,选取了4个健康状态(SOH,83.98%、73.72%、64.79%、45.68%)的旧电池(LiFePO_4/C),进行了不同倍率下放电过程的绝热产热量测试,并研究了衰退电池直流放电内阻随荷电状态(SOC)及SOH的变化情况,分析了衰退电池SOH与其熵变系数的关系,由此计算了衰退电池在放电过程中的可逆产热及不可逆产热速率,明晰了放电产热中的热量构成。研究结果表明,衰退电池的放电内阻在0和100%SOC时较大,60%SOC左右时较小;电池熵变系数在45%~100%SOC时受SOH的影响较大;随着电池SOH的降低,由内阻引起的不可逆热所占比重增加。     

AB5型贮氢合金电极充放电过程研究

利用排水集气法、交流阻抗测试技术、充放电曲线研究了AB5贮氢合金电极的充放电过程。结果表明:在实验选择的充放制度下,充电倍率对贮氢电极的充电电位、充电效率及放电倍率对放电性能有明显的影响;在放电过程中,贮氢电极表面电化学反应阻抗随放电深度增加而减小,当放电深度大于80%时电化学反应阻抗又增大。     

LiFePO4动力电池直流等效内阻劣化规律研究

对Li Fe PO4动力电池进行循环测试,循环条件包括不同的环境温度,不同充放电倍率,不同的充放电区间和充放电深度等。通过总结直流等效内阻的劣化规律,选择荷电状态(SOC)为0.5～0.8区间的直流等效内阻总和作为内阻谱的表征参数,对比不同电池样本的直流等效内阻变化规律,结果表明工作环境温度是决定电池内阻增长速度的主要因素。     

基于HPPC的锂电池欧姆内阻最优测试条件研究

针对锂电池欧姆内阻测试目前存在测试周期过长、测试精度低的问题,提出了基于混合脉冲功率特性法(HPPC)的欧姆内阻最优测试条件。在分析HPPC方法测试原理的基础上,通过改变实验条件研究电流倍率、采样周期对欧姆内阻的影响。实验与模型仿真数据的对比结果表明:在1.5 C充放电倍率、50 ms采样周期实验条件下能够有效提高欧姆内阻测试的准确性,降低测试时间。     

金属氢化物镍蓄电池SOC估计的EIS研究

研究了6.5 Ah圆柱形金属氢化物镍(MH-Ni)蓄电池不同荷电状态(SOC)下的电化学交流阻抗谱(EIS),结果表明EIS等效电路的欧姆内阻R6以及电荷转移内阻Rt随着电池SOC增加变化较小,难以用于电池SOC估计;而电池常相位角元件(CPE)参量及特征频率f*与电池SOC之间存在良好的单调依赖关系,可作为MH-Ni电池SOC有效估计的参数.     

AA型密封MH-Ni电池内阻特性研究

研究了ＡＡ型密封ＭＨ－Ｎｉ电池在充放电过程及循环寿命测试实验中的内阻及内压变化情况。实验结果表明,在充放电过程中,内阻变化受正负极活性物质氧化态／还原态的转化反应影响,充电过程还与内压有关;在循环寿命测试实验中,由于正极膨胀及电解液的减少,内阻增大,导致电池容量衰减,性能降低。因此,减小正极膨胀和保持电解液量是降低内阻、提高电池性能、延长电池循环寿命的有效方法。     

全钒液流单体电池性能研究

采用草酸还原法制备了电解液,实验室自组装了单体电池,考察了不同电流、电解液流量对单体电池容量、库仑效率、能量效率的影响,并评价了单体电池的自放电和内阻特性。结果表明,随充放电电流密度增大,库仑效率变化不大,电压效率降低导致能量效率降低;固定电流密度,随电解液流量增加,电池能量效率增大,流量在近300 mL/min时能量效率达到63%;电池自放电26 h,电压仍处于平台上;充电态动态阻抗值比静态阻抗值大,放电态动态阻抗值比静态阻抗值大,充电态静态阻抗随SOC的增大而减小,放电态静态阻抗随SOC的减小而增大。