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题名基于多尺度锂离子电池电化学及热行为仿真实验研究
被引量：11
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作者
张志超
郑莉莉
杜光超
戴作强
张洪生
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机构
青岛大学机电工程学院
青岛大学动力集成及储能系统工程技术中心
电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程技术中心(青岛)
部队
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出处
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
2020年第1期159-165,共7页
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文摘
层叠式锂离子电池由许多相同的电极对单元叠加组成,每个电极对内部的物理化学特性对电池性能有着重要影响,然而,这些性质很难通过实验来测量。本文通过耦合质量、电荷、能量和电化学动力学方程,提出了一种三维电化学-热耦合模型,利用该模型,研究了层叠式锂离子电池内部电化学行为及热特性的时空分布。仿真结果表明,在放电过程中,极耳与极板连接区域电位分布与电流密度分布都存在明显的分布梯度,且在正极极耳处电流密度值最大,温升最高,放电结束时温升达到最大值8℃。电池不同位置的温升速率不同,放电前期,靠近极耳区域的温升速率较大,远离极耳处温升速率较小;随着放电过程的深入,远离极耳处的温升速率有增大趋势。本文建立的模型能够准确预测锂离子电池内部的电化学行为及温度场分布,为后续对电池的结构优化及热管理提供相关依据。
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关键词
锂离子电池
三维电化学-热耦合
电化学行为
热特性
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Keywords
lithium-ion battery
three-dimensional electrochemical-thermal coupling
electrochemical behavior
thermal characteristics
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分类号
TM912
[电气工程—电力电子与电力传动]
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题名锂离子电池电极结构参数对单体能量与功率的影响
被引量：5
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作者
左安昊
方儒卿
李哲
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机构
汽车安全与节能国家重点实验室
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出处
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期470-482,共13页
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基金
国家自然科学基金项目(U1864214,51577104)
国家重点研发计划项目(2017YFB0102201)。
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文摘
以模型化仿真技术为基础的电池正向设计方法可替代大量制样、实验选优的试错方法,从而显著缩短产品研发周期、降低物料与能源的成本消耗、提高产品创新能力。本文基于热-电化学耦合的三维跨尺度模型,在单体尺寸与容量不变的约束条件下探究了电极结构参数如电极涂层厚度、孔隙率等对单体主要性能参数如功率、能量、单位质量与体积比功率、单位质量与体积比能量的影响,并基于过电压分解方法揭示了其影响机理。结果表明,电池电极结构参数对电池多类性能存在不同的影响趋势,应重点权衡以下设计关系:第一,厚涂、少孔的电极结构提高了电池能量,但由于增大了液相传输阻力,使得电池功率降低;第二,薄涂、多孔的电极结构提高了电池功率,但由于可能增加电池总质量,反而诱发单位质量比功率下降;第三,薄涂、多孔设计方案对于功率性能改善的效用逐步递减,到达一定临界值后,其对液相传输的改善效用几乎消失,不再是设计改进的主要方向。
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关键词
锂离子电池
三维热-电化学耦合模型
电极结构
功率性能
能量性能
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Keywords
lithium-ion cell
three-dimensional thermal-electrochemical coupling model
electrode structure
power performance
energy performance
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分类号
TM912
[电气工程—电力电子与电力传动]
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