鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1200次 | 2022年06月02日
低溫鋰電池內(nèi)部加熱
內(nèi)部加熱
與外部加熱相比,內(nèi)部加熱具有更快的加熱速度和更高的升溫速率。因此,對(duì)鋰離子電池進(jìn)行內(nèi)部加熱的方法也受到了廣泛的關(guān)注。但是,內(nèi)部加熱的控制機(jī)制比較復(fù)雜,一些內(nèi)部加熱方式仍然存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。內(nèi)部加熱方法可分為兩類(lèi):自加熱和電流激勵(lì)。下表是幾種常用的內(nèi)加熱方式的比較。
1.自動(dòng)加熱方法
從上表可以看出,自熱法在升溫速率上具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這種方法是把一個(gè)鎳箔放在電池里面,然后把電池外面的極柱拉出來(lái),通過(guò)外部電路來(lái)控制電池的加熱。實(shí)驗(yàn)表明,電池在-30℃至0℃加熱時(shí),該方法的升溫速率可達(dá)60℃/min,僅消耗5.5%的能量。
為了減少電池內(nèi)部的溫度梯度在加熱的過(guò)程中,可以加入更多的鎳箔的電池片內(nèi)加熱,研究表明,電池內(nèi)部加入鎳箔的兩塊電池從-20℃到0℃升溫速率新增到96℃/分鐘,能耗僅為2.9%,和單一一塊一塊倪在相同條件下加熱速度只能達(dá)到60℃/分鐘,要消耗4.1%的電力。由此可見(jiàn),多片Ni芯片不僅可以有效降低電池內(nèi)部的溫度梯度,還可以有效提高電池的升溫速度。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2.外電流勵(lì)磁法
該方法可分為直流預(yù)熱法、交流預(yù)熱法和脈沖預(yù)熱法。
3.直流預(yù)熱方法
該方法是將直流放電電流直接施加到電池上,通過(guò)放電過(guò)程中出現(xiàn)的熱量對(duì)電池進(jìn)行加熱。Qu等人證明,這種對(duì)18650電池進(jìn)行預(yù)熱的方法可以實(shí)現(xiàn)4.29℃/min的升溫速率(8、9.5和11A放電)。但是,為了滿足快速升溫的要求,這種方法要使用大電流放電,此時(shí)電池具有較大的極化,因此會(huì)導(dǎo)致電池容量衰減率的新增。研究表明,在這種預(yù)熱模式下,電池的循環(huán)壽命可能只有81倍左右。
4.Ac預(yù)熱方法
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
交流電加熱方法是兩端施加交流電(ac)的電池,使用鋰離子電池內(nèi)部阻抗電池加熱,因?yàn)榻涣麟?ac)的方向的快速變化,以防止直流大電流放電的加熱過(guò)程失敗的電池容量,同時(shí)與直流加熱方式相比,通信的升溫速度更快,效率也更高。研究表明,新增交流電流,降低交流頻率,可以有效地提高交流加熱效率。
5.脈沖電流預(yù)熱法
脈沖電流預(yù)熱是利用鋰離子電池內(nèi)部的大電流斷續(xù)放電和歐姆阻抗出現(xiàn)的熱量對(duì)鋰離子電池進(jìn)行預(yù)熱的一種方法??諝忸A(yù)熱相比,脈沖放電的預(yù)熱方式可以實(shí)現(xiàn)更加統(tǒng)一的電池內(nèi)溫度分布(溫度梯度小于2℃),有效降低電池內(nèi)部溫度梯度的能力造成的故障問(wèn)題,但這樣的電池預(yù)熱,要添加一個(gè)電池組內(nèi)部放電電路,導(dǎo)致電池成本的新增,所以這種預(yù)熱方式目前仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段,沒(méi)有商業(yè)應(yīng)用。
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