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混合电动汽车用锂离子电池的研究本文由lj986753421贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第卷第期 年 月 电 池 ， ， 混合电动汽车用锂离子电池 的研究 杨娟玉，卢世刚，刘 莎，庞静 （北京有色金属研究总院，北京） 摘要：以。为正极材料，研制了 圆柱形锂离子动力电池以及 单体电池 放电时持续放电比功率达到 ，而脉冲放电（ 动力电池组。性能测试结果表明： ， ）比功率达到 ； 循环 次后的容量保持率达；在一与下 放电容量分别为下的和；电池在过 充、针刺和挤压的情况下不爆炸，不起火。只单体电池构成的电池组的首次充放电容量分别为“和 。 关键词：锂离子电池；混合电动汽车（）； 中图分类号： 文献标识码： 电池组 文章编号：（） ， ， ， （ ， ，） ： 盯 ， 盯（ ， ） 盯 一 ， ， 。 ： ； （）； 在我国，应用于电动汽车和混合电动汽车（）的锂离子 电池已列入国家计划和“十一五”规划。公司致力于 和；，材料的开发和应用，其用高功率型 锂离子电池的比功率达到 ，浅充放寿命长放电 深度（） 次【 ；日本公司采用】。 一；为正极材料研制的用高功率型锂离子电池的比 功率达到 ：；负极质量配比：粘结剂（，日本产） ：；将原料调成浆糊状，分别均匀地涂在铝箔 （肛）和铜箔（ ）上，正、负极片的涂布厚度分别为 肚和。将涂覆好的极片滚压（分别为 和 ）、分 切成所要求的极片（正极： ；负极： ）。在干燥室中将烘干（）后的正、负极片固定在 ，放电深度循环次后，容量保持 集流体上，并将正、负极片及隔膜（ ）卷绕后装入电 池壳体中，激光焊接封口后注入 的电解液 率达。本文作者研制了以为正极材料的 圆柱形锂离子动力电池和 动力电池组引。 （：，体积比）添加剂（碳酸亚乙烯 酯，日本产），再经化成工艺，制造出锂离子电池。单体电池的 实验 以尖晶石（自制）和（日本产）分别作为锂 离子电池的正、负极活性材料。正极质量配比：。：导电 剂（，中橡集团产）：粘结剂（，日本产）：（日本产） 作者简介： 充放电性能、循环性能和高低温性能等检测采用电池 性能测试装置（广州产）；单体电池的内阻测试采用电池 测试仪（广州产）；采用电池测试仪（美国产）测试单体 电池的高倍率充放电性能；用电池测试仪（德国产）测 杨娟玉（一），女，湖南人，北京有色金属研究总院博士生，研究方向：电池及相关材料，本文联系人； 卢世刚（一），男，湖北人，北京有色金属研究总院教授，研究方向：电池及相关材料； 刘 莎（一），女，北京人，北京有色金属研究总院硕士生，研究方向：电池测试； 庞静（一），女，河北人，北京有色金属研究总院工程师，研究方向：电池及相关材料。 基金项目：国家“”计划资助项目（） 万 方数据 第期 试电池组的充放电性能。 杨娟玉，等：混合电动汽车用锂离子电池的研究 能够承受 的脉冲（ ）放电电流，最高脉冲比功率达到 结果与讨论 单体电池采用纯铝圆柱形外壳，尺寸为 ，质量为 ， 。 表单体电池的脉冲放电特性 （ ）恒流放电容量大于 ，电 压为 ，内阻小于 。电池组由只单体电池串联组 成，每只单体电池串联组成尺寸为 ， 。 的电池模块。电池组的质量为 恒流放电 容量大于 ，电压为 ，内阻小于 单体电池的充放电性能 在下，单体电池以不同倍率恒流充电到 后，转 恒压充电，当充电电流小于恒流充电电流的时停止充电， 图为在不同倍率下单体电池的充电曲线。 单体电池以 恒流放电的曲线见图。 图 倍率下单体电池的放电曲线 从图中可以看出： 下单体电池的放电平台电压在 左右，持续放电比功率达到 。这说明研制的 耀离子动力电池具有很高的功率输出能力，能满足 的要求。 单体电池的循环性能 在下，单体电池 恒流充电到 后转恒压充 电，当充电电流小于 时停止充电；搁置 后以 恒 流放电到 。图为单体电池在 下的放电曲线。 图不同倍率下单体电池的充放电曲线 从图可知：单体电池的充电曲线分为恒流充电和恒压充 电两部分，随着充电电流的增加，单体电池恒流充电容量所占比 例减少，恒压充电容量所占比例增加；随着充电倍率的提高，单体 电池恒流充电过程中的电压上升速率加快，充电平台也升高。当 充电倍率达 时，基本看不到的特征充电平台，这 主要是因电池在高倍率充电下电化学极化增大造成的。 在整个充电测试过程中，单体电池的表面温度未超过。 单体电池在下以 恒流充电到 后，转恒 压充电，当充电电流小于 时停止充电，然后以不同倍率 放电，终止电压为 （ 倍率放电的终止电压为 ），放电曲线见图。由图可见：单体电池在不同倍率下的 图单体电池的不同循环次数放电曲线 由图可见：单体电池的不同循环次数放电曲线的形状基 本相似，首次和第 次循环的放电中值电压仅相差 表明单体电池经过长时间循环后，平台电压变化不大。 表列出了单体电池的不同循环次数 放电容量。 表单体电池的不同循环次数 放电容量 ， 放电曲线的形状基本相似，放电初期和接近结束时的电压下降 较快，放电中期的电压变化较小，呈现出放电平台。单体电池 的 放电平台保持在 左右。随着放电倍率的增加， 电池的放电平台随之下降，容量也随之减少。放电倍率增加到 时，放电平台降低至 左右，放电容量为 容 左右，放电容量接近 容量的。在整个放电测 量的。继续增加放电倍率到 ，放电平台保持在 试过程中，单体电池的表面温度未超过，电池具有良好的 高倍率放电特性。 单体电池的功率 在不同荷电状态下，对单体电池采用不同放电倍率 脉 冲放电，结果如表所示：单体电池在气、状态下， 万 方数据 电 池 第卷 由表可见：每隔次，单体电池的容量衰减率逐步变 小。单体电池在前次的容量衰减率为；在 升到，安全阀开启，但未发生爆炸、燃烧等现象。 以上实验现象表明：单体电池具有较好的耐滥用能力，基 本满足的正常使用要求。 电池组的放电性能 电池组在下，以 恒流充电至电池组中任何一只 次内，单体电池的容量衰减率降到最小值，单体电 池第 次循环的放电容量为初始容量的。 单体电池的高低温放电特性 在下，将同一只单体电池 恒流充电到 单体电池的电压超过 后，转恒压充电至充电电流小于 时停止充电，再以 放电。当电池组中任何一只单 后，转恒压充电，电流小于 时停止充电；而后将单体电池 放入恒温箱内进行高低温性能测试【。图为单体电池在 不同温度下的 放电测试结果。 体电池的电压低于 时停止放电，电池组的首次充放电曲 线见图。 ， 图电池组的首次充放电曲线 图不同温度下单体电池的放电曲线 ， 从图中可知：电池组充电时间为 ，计算可得到充电 容量为 ，其中恒流充电的时间为 ，恒流充电容 量占总充电容量的。电池组在恒流放电情况下的工作电 压变化分个阶段：在放电初期，电池组的工作电压下降较快； 而后很快进入放电平台期，电池组 的放电中值电压高于 由图可见：单体电池在下的放电容量为 当温度升高到时，放电容量为 ，达到时放 电容量的。高温容量的衰减主要来自低电位放电阶 段。当温度下降到一时，单体电池在放电初期的放电电压 略有下降，放电平台保持在 左右，放电容量达到时 放电容量的。 单体电池的安全性能 将单体电池在状态下，以 过充到 变化曲线。 。 ，平台期持续的时间越长说明电池正常工作的时间越长； 在放电接近终止时，电池组的工作电压开始急剧下降。由图 可知：电池组的首次充放电容量分别为 和 ， 充放电效率为，电池组表现出良好的充放电性能。 图是单体电池在过充过程中的电压和壳体温度随充电时间的 结论 高功率圆柱形锂离子动力电池在下， 持续 放电的比功率达到 ；在状态下最高脉冲比 功率达到 ；在一和下的 放电容量 分别达到下的和； 充放电 次 循环后的容量损失小于；具有较高的安全特性。 对只单体电池构成的电池组进行放电性能检测，首 次充放电容量分别为 和 ，充放电效率为 ，电池组表现出良好的充放电性能。 参考文献： ， ， 图单体电池的过充测试曲线 ，（）： 从图看出：在过充过程中，单体电池的电压变化分为个 阶段。 为第阶段，单体电池在此区域的电压急 剧上升，但是电池的壳体温度变化缓慢，由初始温度上 升到。第阶段在。 ，单体电池的电压处 于 左右的平台期，温度快速上升到 ，温度变化率 达到。充电末期，电压再次进入快速增加阶段，电压 由 快速增至 ，单体电池在此过程中的壳体升温 速率有所减缓，以的速度最终达到。在整 ， ， ， ， （）： 】 （庞静）， （卢世刚）， 。杜纪磊）， 口混合电动汽车用高功率型锂离子电池 （电池），（）： ， ， 个过充过程中，单体电池未发生漏液、放气、爆炸、起火等现象。 用直径约 的钢钉快速刺穿单体电池中部，使电池短 ，（）： ， ， ， 路，单体电池的壳体温度迅速上升，安全阀开启，但未发生爆 炸、起火等现象。将妇的铁棒（ ）从单体电池 垂直上方 高处，跌落于单体电池中部，电池的壳体温度上 ，（）： 收稿日期： 万 方数据 混合电动汽车用锂离子电池的研究 作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数： 杨娟玉， 卢世刚， 刘莎， 庞静， YANG Juan-yu， LU Shi-gang， LIU Sha， PANG Jing 北京有色金属研究总院,北京,100088 电池 BATTERY BIMONTHLY 2007，37(2) 2次 参考文献(5条) 1.Sarre G.Blanchard P.Broussely M Aging of lithium-ion batteries 2004(1-2) 2.Horiba T.Maeshima T.Matsumura T Applications of high power density lithium ion batteries 2005(1-2) 3.庞静.卢世刚.杜纪磊.张刚.刘人敏.陈晓红 混合电动汽车用高功率型锂离子电池期刊论文-电池 2004(3) 4.Hironobu A.Mitsuhiro H.Tetsuichi K Anomaly in the potential composition profile of a LiMn2O4 spinel at low temperature 2000(1-4) 5.Wang Q S.Sun J H.Yao X L Thermal stability of LiPF6/EC+ DEC electrolyte with charged electrodes for lithium ion batteries 2005(1-2) 相似文献(4条) 1.期刊论文 黄学杰.HUANG Xue-jie 浅谈混合电动汽车用锂离子电池 -电池工业2008,13(3) 目前发展混合电动汽车是减少汽车石油消耗和尾气排放的最佳途径,混合驱动对汽车的电存储系统提出了很高的要求.近期MH-Ni电池和锂离子电池是 混合电动汽车主要采用的二次电池,正处在快速发展阶段的锂离子电池在电池性能和成本上有更大的吸引力.简要介绍了在车用高功率锂离子电池的电性 能、安全性以及电池设计制造方面的初步认识. 2.会议论文 张丽.甘永乐.文衍宣.王凡.粟海锋 碳燃烧合成锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4 2007 锂离子电池自1991年推出以来得到迅猛发展,广泛用作各种电子器件的电源.近年由于能源和环境问题日益突出,电动汽车(EV)和混合电动汽车 (HEV)日益受到重视,其关键是高功率密度电池.现有的二次电池中,锂离子电池是最适合的车用动力电池.提高锂离子电池功率的一个主要途径是提高正极 材料的工作电压.因为正极材料的工作电压越高,电池的比功率就越高,就更适合用作电动汽车的动力电池.本文论述了以乙炔黑为燃烧剂.以Li2CO3、 NiO、Mn304为原料，用碳燃烧法合成具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4，考察了热处理温度、乙炔黑用量、热处理时间和锉用量等 因素对材料电化学性能的影响。 3.期刊论文 庞静.卢世刚.杜纪磊.张刚.刘人敏.陈晓红 混合电动汽车用高功率型锂离子电池 -电池2004,34(3) 研制了40 Ah混合电动汽车(HEV)用高功率型锂离子动力电池.放电测试结果显示:电池大电流输出能力良好,最大脉冲功率达898 W/kg.电池循环200次 (25,1 C)的容量保持率大于90%,表现出优异的循环性能;电池-20与55的1C放电容量分别为常温下的96.63%和103%,具有良好的温度适应能力.安全 测试显示:电池具有较强的抗过充能力. 4.期刊论文 张丽.甘永乐.文衍宣.王凡.粟海锋 碳燃烧合成锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4 -合成化学 2007,15(z1) 锂离子电池自1991年推出以来得到迅猛发展,广泛用作各种电子器件的电源1,2.近年由于能源和环境问题日益突出,电动汽车(EV)和混合电动汽车 (HEV)日益受到重视,其关键是高功率密度电池.现有的二次电