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纯电动汽车能够减轻能源枯竭和环境污染的问题,其动力系统广泛采用锂离子电池,具有广阔的发展前景。然而锂离子电池在实际使用过程中存在热安全性差的问题,废旧电池的热安全性问题更为突出。本文主要通过新旧单体电芯和电池模组的热特性、循环寿命和热稳定性实验,研究其变化规律,为电池包的热安全预警提供依据。
首先,对18650-NCM-2.6Ah单体电芯在绝热量热仪中进行比热容测试和在恒温恒湿箱中进行不同条件下的充放电实验研究。实验发现,该款电池的比热容值为793.02J/(kg℃);充放电的容量和能量随着环境温度的降低和充放电倍率的增加而减少;当环境温度下降至-20℃时,单体电芯完全充不进电,当环境温度为-15℃时,单体电芯的放电容量是标称容量的34%;放电过程的最高温升值比充电的高,在低温和大倍率的条件下更为明显。
其次,针对18650-NCM-23.4Ah电池模组在恒温恒湿箱中进行不同条件下的充放电实验研究。对比电池模组和单体电芯的热特性,发现在低温环境(-20℃)下,单体电芯1C无法放电,而电池模组1C放电容量是标称容量的86%:电池模组的中心电池温升远高于单体电芯的温升;单体电芯0.6C放电的产热量为365.20J,而电池模组中心电池0.6C放电的产热量为970.05J,约为单体电芯的2.66倍。
电池在反复充放电后,容量会逐渐下降,变成废旧电池,而在电池的全生命周期中,大部分时间处于废旧状态,因此研究废旧电池的热特性和热稳定性是有必要的。最后,对新18650-NCM-2.6Ah电池进行标准循环寿命实验,得到剩余容量分布在不同区域的四块电池,对其分别进行恒温恒湿箱中的热特性实验和绝热量热仪中的热稳定性实验。
实验结果表明,循环实验初期放电容量会呈现短暂的上升趋势;电池充放电的容量和能量随着废旧电池老化程度的升高而下降;对比全新单体电芯和不同废旧电池发现,在不同条件下,旧电池的废旧程度对于电池在充放电过程中最高温升值的影响可忽略不计,但在低温和大倍率的条件下,旧电池的最高温升普遍比全新电池的最高温升高;电池的老化程度越高,电池自放热起始温度点越低,电池的热稳定性越低,发生热失控的概率越高。
首先,对18650-NCM-2.6Ah单体电芯在绝热量热仪中进行比热容测试和在恒温恒湿箱中进行不同条件下的充放电实验研究。实验发现,该款电池的比热容值为793.02J/(kg℃);充放电的容量和能量随着环境温度的降低和充放电倍率的增加而减少;当环境温度下降至-20℃时,单体电芯完全充不进电,当环境温度为-15℃时,单体电芯的放电容量是标称容量的34%;放电过程的最高温升值比充电的高,在低温和大倍率的条件下更为明显。
其次,针对18650-NCM-23.4Ah电池模组在恒温恒湿箱中进行不同条件下的充放电实验研究。对比电池模组和单体电芯的热特性,发现在低温环境(-20℃)下,单体电芯1C无法放电,而电池模组1C放电容量是标称容量的86%:电池模组的中心电池温升远高于单体电芯的温升;单体电芯0.6C放电的产热量为365.20J,而电池模组中心电池0.6C放电的产热量为970.05J,约为单体电芯的2.66倍。
电池在反复充放电后,容量会逐渐下降,变成废旧电池,而在电池的全生命周期中,大部分时间处于废旧状态,因此研究废旧电池的热特性和热稳定性是有必要的。最后,对新18650-NCM-2.6Ah电池进行标准循环寿命实验,得到剩余容量分布在不同区域的四块电池,对其分别进行恒温恒湿箱中的热特性实验和绝热量热仪中的热稳定性实验。
实验结果表明,循环实验初期放电容量会呈现短暂的上升趋势;电池充放电的容量和能量随着废旧电池老化程度的升高而下降;对比全新单体电芯和不同废旧电池发现,在不同条件下,旧电池的废旧程度对于电池在充放电过程中最高温升值的影响可忽略不计,但在低温和大倍率的条件下,旧电池的最高温升普遍比全新电池的最高温升高;电池的老化程度越高,电池自放热起始温度点越低,电池的热稳定性越低,发生热失控的概率越高。