【摘 要】
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当前,锂离子电池以其长循环寿命和高能量密度作为电动汽车的动力电池被广泛应用。作为电动汽车必不可少的重要部件,动力电池对电动汽车的推广普及具有重要的影响,其失效机理与循环特性等也被大量研究。在电池的使用过程中,外部环境温度、充放电倍率和充放截止电压等会影响电池的老化。由于动力电池在使用过程中是存放于电池包内,这导致电池会受到外部机械压力的作用,本文针对外部压力对电池寿命和特性的影响展开研究。本文的研
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当前,锂离子电池以其长循环寿命和高能量密度作为电动汽车的动力电池被广泛应用。作为电动汽车必不可少的重要部件,动力电池对电动汽车的推广普及具有重要的影响,其失效机理与循环特性等也被大量研究。在电池的使用过程中,外部环境温度、充放电倍率和充放截止电压等会影响电池的老化。由于动力电池在使用过程中是存放于电池包内,这导致电池会受到外部机械压力的作用,本文针对外部压力对电池寿命和特性的影响展开研究。本文的研究对象是某公司生产的软包三元锂离子电池,从内部材料和外部使用环境的影响描述了锂离子电池的失效机理,介绍了锂离子电池压力特性的国内外研究现状与之前团队压力实验的结果。文章通过实验及建模等手段,主要研究了以下内容:(1)进行了加压与未加压两种状态下电池的循环寿命对比实验,通过记录压力变化、扫描电镜观察和容量增量分析等手段探究了外部压力对电池循环寿命的影响机理;(2)进行了不同压力梯度下不同倍率的放电实验,通过比较放电容量大小探究了外部压力对电池倍率特性的影响并分析其机理;(3)对锂电池采用二阶RC电路模型建模,对比了电池加压与不加压两种情况下模型的误差,提出了将外部压力影响引入模型参数的观点。研究结果表明,适当的外部压力有利于延长电池的循环寿命。然而,当电池处于固定约束时,随着电池的老化,其受到的外部压力增大,这在循环后期对电池的影响是不利的,因此弹性约束的方式更利于发挥外部压力的积极作用。在较小的外部压力下,0.1C的小倍率放电,电池容量得到提升,0.5C及以上的放电倍率下,电池容量下降且压力越大,下降越明显。在未加压情况下建立的锂离子电池二阶RC模型,当引入加压工况时,其误差明显增大,因此在电池建模时需要考虑压力对参数的影响。
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