硕士生马骕骁在《机械工程学报》期刊再次发表封面文章
发表时间:2021-01-13     阅读次数:     字体:【


锂离子动力电池是电动载运工具的技术瓶颈,低温性能差导致对其全气候环境下的安全、高效应用面临严峻挑战,应用范围受限。低温加热技术是解决当前低温应用受限困境的一种权宜之计。目前实用的动力电池低温预热方法存在加热效率低,成本高的缺陷。为了满足电动载运工具的全气候环境推广应用。该文章通过系统实验研究电池极端工况中的生热特性,发现短路到热失控的电池阶段性演变过程中的极速生热现象,即电触发瞬时大电流自放电特性,由此提出了一种电触发极速自加热方法,开发了动力电池极速加热平台。通过开关控制电池间歇性的大电流自放电,通过调节加热速率保障加热安全与电池长寿性。并建立了改进的电化学-热耦合模型,利用阿伦尼乌斯公式对其参数进行了计算。针对高低频分别建立了对应的边界条件,不仅能够模拟整个低温加热过程,还能预测不同频率、占空比下的电池电压与电流,动态还原加热时电池内部活性颗粒的锂离子浓度变化。结果表明,(1)开关频率与加热效果耦合不明显,在一定频率范围内,加热策略优化可暂不考虑频率影响。(2)电触发加热温升效果与控制开关的占空比和动力电池初始电量/SOC均成正相关,加热周期的电流是影响温升的关键因素,精确控制输出电流是极速加热策略实施的基础。(3)电触发加热耗电量低且不影响活性颗粒整体可循环锂浓度,初步分析对寿命影响不显著。该文章试图将动力电池热失控问题化“危”(热失控)为“机”(极速生热),为动力电池低温极速加热寻找新的解决途径,研究结果可为锂离子动力电池极速加热奠定理论基础。该研究成果于2020年发表于机械工程学报。


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