鋰離子電池有哪些特性？它是怎樣工作的？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-28 23:16
點(diǎn)擊量：次
鋰離子電池包熱管理的要求是根據(jù)鋰離子電池發(fā)熱機(jī)理，合理設(shè)計(jì)電池包結(jié)構(gòu)，選擇合適的熱管理方式，合理設(shè)計(jì)熱管理策略，保證電池包內(nèi)各個(gè)單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時(shí)盡量維持包內(nèi)各個(gè)電池及電池模塊間的溫度均勻性。
動(dòng)力蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（BTMS，BatteryThermalManagementSystem）對純電動(dòng)汽車在各種環(huán)境下的動(dòng)力性有至關(guān)重要的影響。通過分析鋰離子電池產(chǎn)熱原理，BTMS傳熱冷卻方式，及風(fēng)冷散熱和液冷散熱方案的比較，說明液冷散熱效果好于風(fēng)冷，液冷散熱將是未來適合復(fù)雜工況的大功率鋰離子動(dòng)力電池熱管理的重要研究方向。
動(dòng)力蓄電池作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源，是提高整車性能和降低成本的關(guān)鍵一環(huán)，其溫度特性直接影響電動(dòng)車的性能、壽命和耐久性。鋰離子電池因比能大、循環(huán)壽命長、自放電率低、允許工作溫度范圍寬、低溫效應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)車目前首選的動(dòng)力電池。
鋰離子電池包熱管理的要求是根據(jù)鋰離子電池發(fā)熱機(jī)理，合理設(shè)計(jì)電池包結(jié)構(gòu)，選擇合適的熱管理方式，合理設(shè)計(jì)熱管理策略，保證電池包內(nèi)各個(gè)單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時(shí)盡量維持包內(nèi)各個(gè)電池及電池模塊間的溫度均勻性。
由于電池組中單體電池是互相串聯(lián)的，任何一只電池性能下降都會(huì)影響電池組的整體表現(xiàn)。溫差為5℃、10℃、15℃時(shí)，相同充電條件下電池組的荷電態(tài)分別下降10%、15%、20%。
鋰離子電池?zé)崽匦?/span>
電池在充放電過程中都會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生熱反應(yīng)。鋰離子動(dòng)力電池的主要產(chǎn)熱反應(yīng)包括：電解液分解、正極分解、負(fù)極與電解液的反應(yīng)、負(fù)極與粘合劑的反應(yīng)和固體電解質(zhì)界面膜的分解。此外，由于電池內(nèi)阻的存在，電流通過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生部分熱量。
低溫時(shí)鋰離子電池主要以電阻產(chǎn)生的焦耳熱為主，這些放熱反應(yīng)是導(dǎo)致電池不安全的因素。電解液的熱安全性也直接影響著整個(gè)鋰電池的電池動(dòng)力體系的安全性能。
實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，動(dòng)力系統(tǒng)需要鋰離子電池具備大容量與大倍率放電等特點(diǎn)，但同時(shí)產(chǎn)生的高溫增加了運(yùn)行危險(xiǎn)。所以，降低鋰離子電池工作溫度，提升電池性能至關(guān)重要。
BTMS傳熱冷卻方式
BTMS中按照能量提供的來源分為被動(dòng)式冷卻和主動(dòng)式冷卻，其中只利用周圍環(huán)境冷卻的方式為被動(dòng)式冷卻，組裝在系統(tǒng)內(nèi)部的、能夠在低溫情況下提供熱源或者在高溫條件下提供冷源，主動(dòng)元件包括蒸發(fā)器、加熱芯、電加熱器或燃料加熱器等的方式為主動(dòng)式冷卻。按照傳質(zhì)的不同可以分為空氣強(qiáng)制對流、液體冷卻、相變材料(PCM,PhaseChangeMaterial)、空調(diào)制冷、熱管冷卻、熱電制冷和冷板冷卻等。根據(jù)不同的放電電流倍率、周圍溫度等應(yīng)用要求選擇不同的冷卻方式。
動(dòng)力蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（BTMS，BatteryThermalManagementSystem）對純電動(dòng)汽車在各種環(huán)境下的動(dòng)力性有至關(guān)重要的影響。通過分析鋰離子電池產(chǎn)熱原理，BTMS傳熱冷卻方式，及風(fēng)冷散熱和液冷散熱方案的比較，說明液冷散熱效果好于風(fēng)冷，液冷散熱將是未來適合復(fù)雜工況的大功率鋰離子動(dòng)力電池熱管理的重要研究方向。
動(dòng)力蓄電池作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源，是提高整車性能和降低成本的關(guān)鍵一環(huán)，其溫度特性直接影響電動(dòng)車的性能、壽命和耐久性。鋰離子電池因比能大、循環(huán)壽命長、自放電率低、允許工作溫度范圍寬、低溫效應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)車目前首選的動(dòng)力電池。
鋰離子電池包熱管理的要求是根據(jù)鋰離子電池發(fā)熱機(jī)理，合理設(shè)計(jì)電池包結(jié)構(gòu)，選擇合適的熱管理方式，合理設(shè)計(jì)熱管理策略，保證電池包內(nèi)各個(gè)單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時(shí)盡量維持包內(nèi)各個(gè)電池及電池模塊間的溫度均勻性。
由于電池組中單體電池是互相串聯(lián)的，任何一只電池性能下降都會(huì)影響電池組的整體表現(xiàn)。溫差為5℃、10℃、15℃時(shí)，相同充電條件下電池組的荷電態(tài)分別下降10%、15%、20%。
鋰離子電池?zé)崽匦?/span>
電池在充放電過程中都會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生熱反應(yīng)。鋰離子動(dòng)力電池的主要產(chǎn)熱反應(yīng)包括：電解液分解、正極分解、負(fù)極與電解液的反應(yīng)、負(fù)極與粘合劑的反應(yīng)和固體電解質(zhì)界面膜的分解。此外，由于電池內(nèi)阻的存在，電流通過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生部分熱量。
低溫時(shí)鋰離子電池主要以電阻產(chǎn)生的焦耳熱為主，這些放熱反應(yīng)是導(dǎo)致電池不安全的因素。電解液的熱安全性也直接影響著整個(gè)鋰電池的電池動(dòng)力體系的安全性能。
實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，動(dòng)力系統(tǒng)需要鋰離子電池具備大容量與大倍率放電等特點(diǎn)，但同時(shí)產(chǎn)生的高溫增加了運(yùn)行危險(xiǎn)。所以，降低鋰離子電池工作溫度，提升電池性能至關(guān)重要。
BTMS傳熱冷卻方式
BTMS中按照能量提供的來源分為被動(dòng)式冷卻和主動(dòng)式冷卻，其中只利用周圍環(huán)境冷卻的方式為被動(dòng)式冷卻，組裝在系統(tǒng)內(nèi)部的、能夠在低溫情況下提供熱源或者在高溫條件下提供冷源，主動(dòng)元件包括蒸發(fā)器、加熱芯、電加熱器或燃料加熱器等的方式為主動(dòng)式冷卻。按照傳質(zhì)的不同可以分為空氣強(qiáng)制對流、液體冷卻、相變材料(PCM,PhaseChangeMaterial)、空調(diào)制冷、熱管冷卻、熱電制冷和冷板冷卻等。根據(jù)不同的放電電流倍率、周圍溫度等應(yīng)用要求選擇不同的冷卻方式。
