面向直流操作电源系统的LiFePO4电池性能优化控制研究

磷酸铁锂电池电压变化范围较宽且充放电特性敏感,一般不宜简单应用于需要长期处于浮充状态的直流操作电源系统。为此,提出了一种磷酸铁锂电池在直流操作电源系统应用中的优化控制方案,根据磷酸铁锂电池工作状态,利用AC/DC充电电源优化控制电池的充放电电流大小,使电池在浮充状态下获得电池期望的充放电电流,以实现磷酸铁锂电池在直流操作电源系统中的安全高效经济应用。首先,基于直流操作电源系统指标要求与磷酸铁锂电池性能优化要求,确定其期望的充放电状态与充放电电流值;然后,根据磷酸铁锂电池期望的充放电电流值与内部等效状态,在允许的电压波动范围内调节直流操作电源系统中AC/DC变换器的输出电压,迫使磷酸铁锂电池的实际充放电电流趋于期望的充放电电流,从而优化磷酸铁锂电池的性能。最后通过理论分析与实例分析说明了方案的可行性。     

航空锂离子电池组不一致性分析

针对航空锂电池成组后普遍存在的不一致现象,以7ICP45航空锂离子电池组为研究对象,以搁置时间和不同充放电倍率对锂电池组不一致性造成的影响为研究点,分析、总结电池组不一致现象的表现规律。结果表明:搁置状态下,前3 d单体间电压不一致性表现明显,7 d后单体电压几乎不再变化,趋于稳定;充放电状态下,电池组不一致现象会随充放电倍率和时间的增加而变大,特别是在充放电后期;工况下电池组受多种因素的影响,短时间内就会有严重的不一致现象。     

软碳负极材料锂电池在储能电站应用研究

为了分析软碳负极材料锂电池用作储能电池的优势,首先利用电化学工作站对单体电池基本动态性能进行实验测试,然后利用集装箱储能系统对储能电站工作特性进行实验测试。实验结果表明,单体电池在3C放电时,放电电压可以保持2.5 V以上,3C放电容量为37 611 mA·h,放电比率可以达到77.17%。电池充放电内阻相对较小,电池具有较高的充放电效率。储能电站电池模组在充放电过程中簇电压曲面平滑升降,电池的充入容量均值为50.45 A·h,标准差为0.75,放出的容量均值为49.60 A·h,标准差为0.82,各单体间温差较小,充放电温度变化一致性良好。因此,软碳负极材料锂电池单体具有优异的充放电性能,同时该电池串并联使用时一致性良好,满足作为储能电池的设计要求。     

长寿命软包装钛酸锂/锰酸锂锂离子电池性能

以钛酸锂为负极、锰酸锂为正极制作了软包装锂离子电池,分析了钛酸锂/锰酸锂电池在充放电过程中产生的气体成分,研究了影响钛酸锂电池胀气的因素,如钛酸锂材料、电解质溶液酸度、电解质溶液添加剂等。进一步开发出性能优越的35 Ah软包装钛酸锂/锰酸锂电池,该电池常温1 C循环3 000次后容量保持87%,高温55℃、1 C、1 300次循环后仍能保持85%的初始容量,并具有良好的倍率性能和搁置性能。     

磷酸铁锂电池作为变电站用直流电源的特性

为了探索磷酸铁锂电池取代铅酸蓄电池作为变电站用直流电源的工作特性,通过浮充电测试,对铅酸电池和磷酸铁锂电池在不同浮充电压下的浮充电流特性、搁置特性、模拟工况放电特性等方面进行比对分析,发现磷酸铁锂电池具有远远超过铅酸蓄电池的大电流放电能力;磷酸铁锂电池具有不同于铅酸蓄电池的浮充特性,建议其浮充电压应选择在3.50 V左右。对磷酸铁锂电池组进行长时间浮充试验发现,在室温下3.6 V电压浮充运行一年后,其容量保持率高达96.06%。     

基于单体一致性对动力锂电池性能的影响研究

限于锂电池单体的电压和容量,需将它们并串联形成电池组使用。动力锂电池组性能取决于单体电压、内阻、容量和SOC一致性。单体不一致性对电池性能有较大影响。充放电特性曲线能较真实地反映电池的特性和使用过程中的一致性。需要通过电芯制造工艺控制、配组过程优化及采取电池均衡管理策略提高单体一致性。     

锂离子电池串联模块充放电过程研究

研究了锂离子电池串联模块在充放电循环过程中各单体电压、内阻、容量和温升的变化情况及相互关系。测试结果表明:模块中各单体电池的差异性随着放电倍率增大和循环周次的增加而变大。相对过充过放的单体电池表面温升高于相对浅充浅放的单体电池,并且循环过后的可用容量前者显著低于后者。内阻的差异性直接导致各单体电池生热量的不同,加之模块中不同位置电池的散热状况存在差别,电池模块长期处于非均匀的温度场中,致使各单体电池容量与电压的离散程度加剧。     

(LiFePO_4+LiMn_2O_4)/Li_4Ti_5O_(12)电池的制备与安全性能

用磷酸铁锂和锰酸锂复合材料作为锂离子电池的正极活性物质,与钛酸锂负极材料匹配制备了钛酸锂电池。制备的电池有较宽的充放电平台,锰酸锂提高了电池的充放电电压,所制备的钛酸锂电池具有良好的循环性能、倍率放电性能和安全性能。     

磷酸铁锂电池在变电站的应用安全性分析及其系统设计

国内从磷酸铁锂电池的浮充性能、磷酸铁锂电池浮充性能改进以及非浮充式的磷酸铁锂电池直流系统等方面研究了磷酸铁锂电池在变电站应用的可行性,磷酸铁锂电池被视为变电站直流电源中铅酸蓄电池的理想替代品。但是磷酸铁锂电池仍然存在不能过充过放、一致性差、单体容量小等缺点,使其在变电站的应用中存在不可忽视的安全风险。为解决以上问题,本文设计了一种先串联满足电压等级再并联满足容量要求的磷酸铁锂电池拓扑结构,并对各串联电池组进行独立的充电控制,避免过充电及并联电池组的环流风险,满足交流失电时直流母线的无缝供电要求。     

钛酸锂电池恒功率及恒流测试特性比较

为了掌握钛酸锂电池在恒功率条件下的特性,促进钛酸锂电池在储能领域的应用和发展,分别以恒功率充放电模式、恒流充放电模式对钛酸锂电池进行了倍率及循环寿命测试,对两种测试方法下电池的容量、能量、内阻等特性进行了比较,并比较了电流-容量(安时)参数评价体系与功率-能量(瓦时)参数评价体系的不同。结果发现,相较于恒流模式,钛酸锂电池在恒功率模式下的放电容量、能量、效率等衰减较快,内阻随放电深度的增加增大较快;相较于电流-容量(安时)参数评价体系,功率-能量(瓦时)参数评价体系能更快、更明显地监测到电池性能的变化。     

10Ah LiFePO_4锂离子电池高温贮存性能研究

锂离子电池贮存性能近来越来越得到重视。考察了不同充电状态、不同贮存温度的LiFePO4锂离子电池的剩余容量、恢复容量、内阻、充放电平台以及充放电循环寿命。结果表明:在磷酸亚铁锂电池使用时,80%荷电状态的电池贮存性能好于100%荷电状态的电池,而且从安全性考虑,满电态贮存的电池危险性也很大。     

基于支持向量回归的变电站蓄电池退化趋势预测

蓄电池是变电站电源重要组成部分,为直流系统提供稳定可靠供电。但运行中的蓄电池长期处于浮充状态,难以在线测量其最大荷电容量,容易出现蓄电池退化导致的储能不足,变电站保安电源中断和保护系统供电中断等问题。为准确预测铅酸蓄电池退化趋势,本文提出一种计及浮充和均充影响的蓄电池退化趋势预测方法。采用集合经验模态分解法（EEMD）将随时序变化的蓄电池健康状态特征量进行模态分解,然后将退化特征量模态分解的结果作为输出、电池浮充时长和均充次数作为输入代入支持向量机（SVM）完成预测模型的训练。以数据驱动的方法建立蓄电池使用计划与退化趋势之间的相关性,从而最终实现蓄电池退化趋势的预测。仿真实验结果表明,本文所提方法可有效预测蓄电池在使用计划内端电压和内阻等健康状态特征量的变化,为变电站的直流系统的合理运维提供依据。     

阀控密封铅酸蓄电池电导/内阻与电池性能关系研究

主要研究了温度、静置时间、浮充电压、浮充时间等对AGM系列电池的电导/内阻的影响;并通过高温加速寿命试验,研究了电池内阻与电池寿命的关系;又通过对报废电池电导/内阻的研究,得出不能单纯用电导/内阻测试结果来判断电池的容量或寿命状况的结论。     

慢脉冲快速充电均衡性的研究

由于阀控式铅酸(VRLA)电池中单体电池内阻、电压和容量的不一致,导致使用过程中差别扩大,使电池组循环寿命缩短。分析了电池组性能差别扩大的原因,研究了慢脉冲快速充电方法的充电性能。结果表明:该方法有利于VRLA电池的均衡充电,抑制单体不一致性的扩大,延长电池组的寿命到700次循环以上。     

长期放电态贮存对MH-Ni电池性能的影响

探讨了烧结式MH-Ni蓄电池放电态常温贮存一年期间的开路电压变化规律,介绍了长期放电态贮存对电池容量和荷电保持率的影响。对长期放电态贮存后的电池性能进行了测试,结果表明：烧结式MH-Ni电池容量没有发生衰减;其它性能也未见明显变化。     

车载铅酸电池的五段式充电修复方法

在分析车载铅酸电池硫酸盐化机制的基础上,提出五段式充电修复方法。该方法将充电过程分为脉冲、恒流、恒压、活化和浮充等5个阶段,介绍充电脉冲宽度、时间间隔、放电时间、充电电流、恒压和活化充电电压等参数。搭建实验验证平台,对不同型号和使用年限的车载铅酸电池进行充电修复实验,测量充电修复前后的内阻、冷启动电流和使用寿命。该方法可将车载铅酸电池的内阻减小2%~33%,最大冷启动电流提高7~72 A,输出电压提高约0.8 V,使用寿命延长6~12个月。     

MH/Ni电池的长期储存性能

将MH/Ni电池在室温下以不同的荷电态(SOC)进行长期储存,对储存前后的电池性能进行测试。长期储存后,电池的内阻变化较大,储存24个月后的平均内阻增加43.46%,平均容量恢复率为90.33%。长期储存对MH/Ni电池的容量、放电平台及循环寿命都会产生不利的影响。     

铝箔涂碳对LiFePO_4/C电池性能的影响

研究涂碳铝箔作为集流体对磷酸铁锂(LiFePO_4)/C正极材料及电池性能的影响。铝箔涂碳可抑制电极材料的极化,提高材料与集流体的粘附效果,降低两者间的电荷转移电阻,提高Li+的扩散速率。以涂碳铝箔为集流体的半电池,在10 C倍率下的中值电压仍在3.10 V以上,活性材料与集流体之间的电荷转移电阻比光铝箔低65%以上,Li+扩散速率是光铝箔的3倍以上。涂碳铝箔作为集流体,可降低组装的全电池的内阻,与光铝箔相比,内阻降幅在25%以上,功率密度涨幅大于35%;在4 C倍率下全电池的中值电压仍在3.00 V以上,在3.65~2.00 V放电,4.00 C/0.33 C容量比在99%以上。     

表面经炭黑处理的锌负极的性能

分别以涂覆炭黑粉末、喷涂炭黑水悬浊液、喷涂炭黑胶水悬浊液、喷涂炭黑和T255镍粉胶水悬浊液及先喷涂胶水再涂覆炭黑粉末的方法对密封Zn-Ni电池锌负极的表面进行处理,以1 C恒流充放电和循环伏安测试研究了Zn-Ni电池的电化学性能.胶水为4%PTFE 3%CMC.以适当方式涂覆炭黑可降低电池内阻、提高电池充放电效率、提高负极材料利用率及延长电池循环寿命.喷涂含4%PTFE 3%CMC 1.5%炭黑的悬浊液.可使极化电压降低,内阻降低,电池容量提高.     

电传动装甲车辆用锂离子电池充放电特性

对锂离子动力电池进行了一系列充放电试验,分析了该种电池的充放电特性、开路电压和内阻特性以及动态充放电特性;结果表明:该种电池充放电内阻小,大电流放电能力强,且在电传动装甲车辆功率需求范围内有很高的放电效率,该种电池作为电传动装甲车辆的辅助动力源,有良好的应用前景。