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相似文献
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1.
锂离子电池中的物理问题及其研究进展   总被引:5,自引:0,他引:5  
施思齐  欧阳楚英  王兆翔 《物理》2004,33(3):182-185
锂离子电池作为一种性能优越的新型可充放电池已经或将要在移动通信、手提式计算机和电动汽车等诸多领域获得广泛的应用 .然而与锂离子电池相关的物理问题却往往被人们忽视 .例如 ,如何从本质上来提高正极材料的体相电子电导率 ,而不是在正极活性物质中添加炭黑之类的电子导电材料 .文章将着重针对与锂离子电池相关的物理问题 ,介绍近年来的主要进展 ,以期待对锂离子电池有更深入的了解 .  相似文献   

2.
锂离子电池多尺度数值模型的应用现状及发展前景   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
程昀  李劼  贾明  汤依伟  杜双龙  艾立华  殷宝华  艾亮 《物理学报》2015,64(21):210202-210202
锂离子电池是一种较为复杂的电化学系统, 其涵盖质量传递、电荷传递、热量传递以及多种电化学反应等物理化学过程. 其不仅物理尺度跨越大, 从微观活性颗粒、极片、电芯跨越到电池模组, 还面临着成组配对以及均衡性的问题, 这些问题加剧了电池设计和性能综合评估的难度. 通过计算机数值仿真技术, 建立数学模型, 全面和系统地捕捉电池工作过程各物理场的相互作用机理, 分析其演化规律, 能够为优化电池系统设计提供理论支撑. 本文对锂离子电池的数值模型研究进展和发展趋势进行了综述. 同时对主要理论模型进行了分类整理, 总结了它们的特点、适用范围和局限性, 指出了将来进一步研究的方向和难点所在, 这些对锂离子电池多尺度数值模型的理论研究和工程应用都具有指导性的意义.  相似文献   

3.
锂离子电池由于具有工作电压高、体积小、质量轻、比能量高、寿命长和自放电率小等优点,成为 替代传统镍氢、镍镉电池的第三代航天器用储能电源。寿命预测是锂离子电池健康管理的重要方面,是掌 握电源衰退的重要手段。锂离子电池剩余使用寿命预测问题已成为电子系统健康管理领域的研究热点和具 有挑战性的问题之一。本文基于NASA埃姆斯中心的锂离子电池地面试验采集数据,首先分析了3种类型 的锂离子电池预测方法,之后重点研究了几种有效的数据驱动的锂离子电池寿命预测方法,并对各种预测 方法的效果进行了评价。实验结果表明,本文提出的方法能够有效的用于基于数据驱动的锂离子电池寿命 预测中,具有较强的工程应用价值。  相似文献   

4.
黄亮  姚畅 《化学物理学报》2016,29(5):623-628
提出了一种基于分布参数系统偏微分方程描述和单粒子模型的锂离子电池工作状态实时监控建模方法,能够实时跟踪锂离子电池阳极的锂离子密度和残差变化,并通过仿真实验验证了本文模型对锂离子电池工作状态故障报警的有效性和精确性.  相似文献   

5.
电动汽车与锂离子电池   总被引:2,自引:0,他引:2  
文章简要介绍了混合动力汽车、插电式混合动力汽车、纯电动汽车和锂离子动力电池及其关键材料。发展电动汽车可以大幅度降低人们对石油的依赖和改善城市空气质量。锂离子电池性能优越,为电动汽车的发展提供了支撑。近期,新一代锂离子动力电池正极材料即将走向应用,可使电动汽车里程增加一倍,材料选择和电池设计及制造工艺与电池储存能量、寿命、安全等密切相关,尊道而重德,可做出“好”电池。  相似文献   

6.
索鎏敏  李泓 《物理》2020,(1):17-23
2019年诺贝尔化学奖授予从事锂离子电池研究的三位杰出科学家,让锂离子电池这项技术成为社会大众视野焦点,也表明了锂离子电池在推动人类社会科学技术进步中所做出的贡献得到了科学界一致认可。文章结合三位获奖者的工作对锂离子电池的发明及其过往历史做一简单梳理和介绍,并在此基础上谈谈锂离子电池技术未来面临的机遇和存在的挑战。  相似文献   

7.
尖晶石LiMn2O4(以下简称LMO)是锂离子电池正极材料之一,具有价格低廉,资源丰富的特点。锂离子电池的充放电过程实际上是锂离子从正极脱嵌、再嵌入正极的过程。因此Li^ 在正负极材料及电解液中的扩散性能影响着电池的电性能,通过其电化学阻抗谱可得出锂离子的扩散系数及电导率等参数。  相似文献   

8.
目前新一代锂离子电池体系的聚合物锂离子电池不仅具有液态锂离子电池的所有技术优点,而且具有更高的比能量和更好的安全性。更适合应于用。在电极膜的制备方面,需要对活性材料、骨架基质材料、增塑剂、导电剂等正、负极各组分的配比进行优化。采用合适分子量的PVDF—HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)为骨架基质材料,DBP(邻笨二甲酸二丁酯)为增塑剂、炭黑为导电剂,能够较好地满足聚合物锂离子电池电极膜及电解质膜的技术要求。  相似文献   

9.
黄亮  李建远 《物理学报》2015,64(10):108202-108202
锂离子电池内部结构是一种复杂的分布参数系统, 如果为了降低计算难度而使用常微分方程描述锂离子电池, 可能会引入系统误差, 降低系统模型的可信度, 需要使用偏微分方程建立分布参数系统的精确模型. 本文提出了一种基于单粒子模型和抛物型偏微分方程的锂离子电池系统建模与故障监测系统设计方法, 当锂离子浓度实测值与理想值的残差大于预设门槛时判定分布参数系统处于故障状态. 通过一个仿真实例进行了锂离子电池系统建模和故障诊断实验, 实验证明基于单粒子模型和偏微分方程的锂离子电池故障监测系统具有更高的精确度和可信度.  相似文献   

10.
固态锂离子电池因具有高安全、高能量密度等多种优势而备受关注,但目前固态锂离子电池尚未大规模商业化,主要原因是固态锂离子电池中存在的关键科学问题和技术问题尚未解决,特别是界面问题,例如界面的高电阻与不稳定性. X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)作为重要的表面分析手段,可以定性和半定量地进行界面的化学分析,这使得XPS可以广泛应用于固态锂离子电池界面的研究.本文综述了近年来利用XPS进行固态锂离子电池界面的研究进展,并对XPS实验原理、实验方法、实验结果及其对界面性能的影响进行了总结与评述. XPS研究固态锂离子电池界面的方法主要为非原位XPS、反映电池界面实时变化的原位XPS、以及基于电池真实工作条件的operando XPS,所获取信息包括界面反应发生后元素的化学状态、实时界面反应过程中界面元素的变化情况、由元素结合能位移反映的能带结构变化和界面组分的过电位等信息,从而加深对固态锂离子电池界面成分、结构变化和界面反应动力学及界面离子迁移等方面的认识.  相似文献   

11.
王骥  黄慧  甘乐  蓝张琳  陈亮 《大学物理实验》2009,22(4):30-33,36
利用COBRA3实验设备测试了锂电池待机充放电过程的电压、电流、锂电池电容量及充电量的变化情况。提出通过实时测量锂电池电压值,可精确换算出锂电池的剩余容量的方法。手机待机充电所需时间和关机充电所需时间基本一致。  相似文献   

12.
锂离子电池作为电动汽车最广泛使用的动力源,对工作温度高度敏感,为保证其高性能和安全运行,电池热管理系统必不可少.本文综述了近年来锂离子电池热管理系统的研究进展.首先讨论了由高低温环境和电池温度不均匀引起的临界热问题.在此基础上,对设计原则和现有的电池热管理系统进行了广泛的介绍和阐述.然后进一步分析了用于未来电池热管理系统的热电器件和内部加热方法等新兴技术.分析表明,被动和主动冷却/加热方法的组合有望满足苛刻的热要求,特别是在功率波动剧烈的动态条件下.此外,电池在变工况下所输出的电流、电压等均不相同,因此建议对电动汽车动力电池进行动态性能实时管理,从而延长电池使用寿命。  相似文献   

13.
Research on the heat transfer characteristics of lithium-ion batteries is of great significance to the thermal management system of electric vehicles. The electrodes of lithium-ion batteries are composed of porous materials, and thus the heat conduction of the battery is not a standard form of diffusion. The traditional heat conduction model is not suitable for lithium-ion batteries. In this paper, a fractional heat conduction model is used to study the heat transfer properties of lithium-ion batteries. Firstly, the heat conduction model of the battery is established based on the fractional calculus theory. Then, the temperature characteristic test was carried out to collect the temperature of the battery in various operating environments. Finally, the temperature calculated by the fractional heat conduction model was compared with the measured temperature. The results show that the accuracy of fractional heat conduction model is higher than that of traditional heat conduction model. The fractional heat conduction model can well simulate the transient temperature field of the battery. The fractional heat conduction model can be used to monitor the temperature of the battery, so as to ensure the safety and stability of the battery performance.  相似文献   

14.
叶浩亮  李飞  王松林 《应用声学》2017,25(5):218-221
锂-亚硫酰氯电池作为一种免维护、高比能、长储存寿命电池,目前已经在以国防领域为代表的国民经济中得到了广泛应用;其储存寿命的考核在行业内尚属难题;通过广泛、深入地调研和对前期锂-亚硫酰氯电池储存数据的收集整理,研究了锂-亚硫酰氯电池的储存寿命影响因素及其试验评估方法;通过研究得知,锂-亚硫酰氯电池的储存寿命试验应尽早备样,若时间紧迫可通过加速试验方法;提出了通过等效储存试验时间来评估电池储存寿命及其可靠度的方法,指出当等效储存试验时间不足时,应安排样本进行容量回归分析,得出其退化规律;此外,还要对电池储存末期热性能进行分析;在以上工作基础上对电池储存寿命进行综合评估;最后,通过案例分析,进行了工程演算;为后续锂-亚硫酰氯电池储存寿命评估提供了参考。  相似文献   

15.
核电池材料及核电池的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
核电池具有体积小、寿命长、不受外界环境影响等优点,因而在航空航天、深海、极地、心脏起搏器、微型电机等领域得到广泛地应用。核电池的发展与所用材料的发展互相促进。从同位素放射源、电能转换、密封保护的角度介绍了核电池所用材料的发展和最新研究进展,同时也介绍了核电池现有和潜在的应用领域。Nuclear battery has lots of advantages such as small volume, longevity, environal stability and so on, therefore, it was widely used in aerospace, deep-sea , polar region, heart pacemaker, micro-electromotor and other fields etc. The application of nuclear battery and the development of its materials promote each other. In this paper the development and the latest research progress of nuclear battery materials has been introduced from the view of radioisotope, electric energy conversion and encapsulation. And the current and potential applications of the nuclear battery are also summarized.  相似文献   

16.
Nonaqueous rechargeable lithium-air battery has so high specific capacity and specific energy that it is being widely researched by academia, corporation, and different research institutes. When used in dried air and absorbing oxygen form the air, this battery is called lithium-air battery, and its specific capacity based on cathode active material (oxygen) is infinite. However, its cycle performance is very limited as reported by the state-of-the-art researches. This cycle problem is mainly caused by instability of electrolyte. Based on electroanalysis of materials’ electrochemical property, a stable electrolyte solvent (sulfolane) and a lithium salt LiBF4 are selected as electrolytes in this work. Coupled with other eligible battery materials and careful assembly, the lithium-air battery exhibits favorable cycle performance. Above all, this lithium-air system is evaluated objectively in this paper.  相似文献   

17.
针对锂离子电池欧姆内阻随温度变化情况,提出了一种考虑内阻时变特性的两步无迹H∞滤波锂电池状态估计方法。首先,对锂电池和内阻抗进行分开建模,在电池Thevenin模型的基础上构建内阻抗预测模型,实时修正模型参量;接着,将无迹变换嵌入到扩展H∞滤波中,降低测量噪声对估计精度的扰动,从而提高电池荷电状态的估计精度。最后,在实验室环境下对电池进行充放电实验,分别针对降温和升温情况下的内阻值及电池端电压的估计进行了详细的实验分析,同传统方法相比,本文方法具有较高的估计精度。  相似文献   

18.
胡勇  沈汉鑫  雷桥 《应用声学》2017,25(12):187-190
针对锂离子电池SOC(荷电状态)难以估算的问题,通过对电池建立等效的Thevenin电路模型,对不同时刻的SOC的模型参数进行拟合得到动态的模型参数,在Matlab中借助Simulink建立仿真模型,采用模块化结构,建立基于卡尔曼滤波算法的电池SOC估算系统;利用测得的电池电压电流,仿真系统可直接估算出实时的电池SOC,与实际的电池SOC对比,误差保持在2.5%以内,表明该方法可以有效地估计电池的SOC,对于锂离子电池在实际应用的容量估算有着重要意义。  相似文献   

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