原文传递
考虑老化的锂离子电池建模及热特性研究
| 论文题名： | 考虑老化的锂离子电池建模及热特性研究 |
| 关键词： | 锂离子电池;电动汽车;遗传算法;电性能;老化过程 |
| 摘要： | 随着环保和可持续发展的要求不断提高，新能源汽车作为一种绿色交通方式，越来越受到关注和推广。锂离子电池由于其能量密度高、输出功率大以及自放电率低等特点，被广泛用于新能源汽车行业。但锂离子电池的电性能和热特性随工作循环过程产生退化，这严重影响新能源汽车的安全性和稳定性。因此了解锂离子电池老化过程的电性能的演变规律和老化对产热的影响机制对于实现电池全生命周期内的良好管理至关重要。本文将重点围绕锂离子电池老化状态下的电性能和热特性，建立锂离子电池电化学-老化模型与锂离子电池电化学-老化-热耦合模型，以预测锂离子电池老化状态下性能，以期为锂离子电池全生命周期内的良好管理提供理论和实践指导。 本文主要研究内容如下： （1）分析了锂离子电池结构与工作原理，搭建了锂离子电池循环实验平台，主要包括上机位（控制电脑）、电池充放电测试仪、高低温实验箱。设计了锂离子电池的放电特性测试、容量特性测试、循环老化测试和温升特性测试。通过上述测试获取了大量锂离子电池数据，为建立了锂离子电池模型奠定了基础。 （2）阐述了锂离子电池衰老退化机理，建立了考虑SEI膜的增长副反应导致锂离子电池衰退老化的锂离子电池电化学-老化模型。锂离子电池恒流放电条件下，采用了COMSOL与MATLAB联合仿真进行参数辨识，通过遗传算法进行参数辨识。设置25℃温度下不同倍率（0.5C、1C、1.5C、2C）恒流放电实验对模型进行实验验证，两者电压虽有误差，最大误差为2.016％，2.583%，3.464%和4.209%左右，但变化趋势一致，模型具有较好的准确性。 （3）为研究锂离子电池热行为，通过建立锂离子电池圆柱径向双层结构对锂离子电池热物性参数（比热容、导热系数、对流换热系数）使用遗传算法进行参数辨识，得到热物性参数值分别为1038.8J/(kg?K)、2.3W/(m?K)和10.5W/(m2?K)。 （4）分析锂离子电池产热与热交换原理，建立了锂离子电池电化学-老化-热耦合模型，通过使用Arrhenius公式修正动态参数，在25℃下不同放电倍率（0.5C、1C、1.5C、2C）温升试验验证，最大分别误差在0.85℃、0.99℃、2.04℃、3.63℃左右。 |
| 作者： | 喻云泰 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 李晓杰;马兹林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
