锂电池储能特性及关键技术研究

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导师姓名
李海英
学科专业
热能工程
文献出处
华北理工大学   2015年
关键词
磷酸铁锂论文  充放电性能论文  温度特性论文  热管理论文
论文摘要

锂离子电池因其具有能量密度大、自放电小、不含有毒有害物质等优点,被称为绿色电池。随着新能源及电动汽车等新兴产业迅速发展,锂电池在储能领域中的应用研究成为热点问题。分别采用了现场实验、理论分析及数值模拟等方法,对锂电池的充放电特性、产热特性及不同热管理体系的温度场进行了深入研究。通过对锂离子电池组不同环境温度及北方典型月份中电动汽车锂电池的充放电性能测试,结果表明,锂离子电池组的充放电性能在25℃时优于其他温度下的性能,低温运行性能较差,但电池组一致性良好,电动汽车中电池组模块温度和平均单体电压变化稳定,但冬夏季节运行性能下降。通过建立电池组的传热模型,对型号为GBS-LFMP100Ah的锂电池的产热特性及温度特性进行研究,结果表明虽然理论上电池组能够将自身的产热散发出去,但是随着环境温度的升高,电池组内部的温度大幅度增加,需要对电池组进行热管理。采用Fluent软件对PCM散热系统、热管散热系统和小型热泵系统3种不同方式对锂电池组进行热管理数值模拟,研究发现PCM散热系统能够使电池组温度保持在相变温度42~43℃,热管散热系统能使电池组温度保持在35~37℃,小型热泵系统在高温下能使电池组温度保持在32~38℃,低温下能使电池组温度保持在20~25℃。研究表明,锂电池充放电性能稳定,低温和高温性能较差,锂离子电池组的最佳工作温度区间在20~45℃,通过科学的热管理方案能够延长电池组寿命和运营稳定性。研究结果可为锂电池在新能源发电及电动汽车的储能等应用中提供理论参考和技术借鉴。图40幅;表9个;参51篇。

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摘要

Abstract

引言

第1章 文献综述

1.1 课题研究背景

1.2 锂电池的研究现状

1.2.1 锂离子动力电池特性

1.2.2 电动汽车锂电池国外发展现状

1.2.3 电动汽车锂电池国内发展现状

1.2.4 锂电池储能的应用

1.3 锂电池热管理系统的研究现状

1.3.1 相变材料散热热管理技术发展现状

1.3.2 热管散热式热管理技术发展现状

1.3.3 小型热泵技术发展现状

1.4 论文研究内容

第2章 锂电池充放电性能研究

2.1 锂电池实验台简介

2.1.1 实验台主要结构

2.1.2 实验台控制系统

2.2 实验室磷酸铁锂电池的充放电特性

2.2.1 放电特性分析

2.2.2 充电特性分析

2.3 电动汽车锂电池的充放电特性

2.3.1 充电特性分析

2.3.2 放电特性分析

2.4 小结

第3章 锂电池热特性研究

3.1 锂离子电池的结构及工作原理

3.1.1 锂离子电池的结构

3.1.2 锂离子电池工作原理

3.2 系统产热机理分析

3.2.1 锂电池组产热

3.2.2 锂电池组与环境热交换

3.2.3 锂电池组热量计算

3.3 磷酸铁锂电池温度特性分析

3.4 小结

第4章 锂电池热管理系统研究

4.1 相变储能系统性能研究

4.1.1 PCM工作原理

4.1.2 PCM的选择

4.1.3 PCM特性

4.1.4 PCM用量与装置结构

4.1.5 PCM系统冷却性能研究

4.2 热管散热系统性能研究

4.2.1 热管工作原理

4.2.2 热管散热系统结构设计

4.2.3 热管各部分构件选择

4.2.4 热管散热系统模拟

4.3 小型热泵系统分析

4.3.1 小型热泵工作原理

4.3.2 热泵系统理论循环

4.3.3 热泵系统的设计原理

4.3.4 热泵系统关键部件选型计算

4.3.5 热泵系统模拟研究

4.4 小结

结论

参考文献

致谢

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作者简介

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