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基于电化学阻抗谱的parallelCNN-DAM-BiLSTM锂电池容量估计
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作者 吴疆颢 单锦航 +1 位作者 王宁 丁飞 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1671-1680,共10页
随着可再生能源需求的增长,锂离子电池作为关键储能载体,其健康状态的准确评估对电动汽车的安全与性能至关重要。尽管深度学习方法在健康状态估计中展现了一定的潜力,但面临模型可解释性差、神经网络设计不明确导致模型性能无法完全发... 随着可再生能源需求的增长,锂离子电池作为关键储能载体,其健康状态的准确评估对电动汽车的安全与性能至关重要。尽管深度学习方法在健康状态估计中展现了一定的潜力,但面临模型可解释性差、神经网络设计不明确导致模型性能无法完全发挥等挑战。提出了一种基于parallel CNN-DAM-BiLSTM模型的深度学习方法,直接利用电化学阻抗谱数据进行电池容量预测。该方法可自动学习特征并对复杂非线性关系建模,同时避免了传统卷积操作可能导致的时序特征混乱,结合所提出的DAM注意力机制,显著提高了预测精度。实验结果表明,该模型的平均绝对百分比误差为0.23%,均方根误差为0.111,决定系数为0.99928,满足电池管理系统对电池容量准确估计的需求。 展开更多
关键词 锂离子电池 容量预测 健康状态 注意力机制 深度学习
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高温日历老化对锂离子电池热失控的影响研究
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作者 王鹤霖 张睿 +1 位作者 李乐 丁飞 《电源技术》 北大核心 2025年第7期1456-1466,共11页
锂离子电池在搁置储存或充放电循环过程中,受温度以及荷电状态(SOC)等因素的影响,电池内部会发生一系列的副反应并发生老化,进而影响材料的热稳定性,影响电池的热失控行为。基于差示扫描量热(DSC)实验、绝热加速量热(ARC)实验以及仿真模... 锂离子电池在搁置储存或充放电循环过程中,受温度以及荷电状态(SOC)等因素的影响,电池内部会发生一系列的副反应并发生老化,进而影响材料的热稳定性,影响电池的热失控行为。基于差示扫描量热(DSC)实验、绝热加速量热(ARC)实验以及仿真模拟,探究高温日历老化对锂离子电池热失控过程的影响。结果表明,高温日历老化电池因负极固体电解质界面(SEI)膜和正极电解质界面(CEI)膜热稳定性的提升,热失控的触发温度较新鲜电池产生了一定的滞后;同时,热失控最高温度升高,说明老化电池的热失控过程更加剧烈,存在更大的安全风险。基于仿真结果可知,高温日历老化电池也更加容易发生热蔓延现象,在电池组中造成更大的危害。研究结果为电池热管理以及热失控的风险防控提供了理论基础。 展开更多
关键词 锂离子电池 日历老化 热失控 副反应
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基于介观尺度电化学模型的硅碳负极倍率性能仿真分析
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作者 石永博 张睿 +1 位作者 李乐 丁飞 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1660-1670,共11页
构建了一种基于介观尺度的硅碳负极电化学模型,以探讨不同压实工艺及孔隙率对锂离子电池电极性能的影响。通过纳米级计算机断层扫描(nano-CT)获取未压实与压实硅碳负极的微观结构,并构建相应的三维模型,实现电化学仿真。结果表明,压实... 构建了一种基于介观尺度的硅碳负极电化学模型,以探讨不同压实工艺及孔隙率对锂离子电池电极性能的影响。通过纳米级计算机断层扫描(nano-CT)获取未压实与压实硅碳负极的微观结构,并构建相应的三维模型,实现电化学仿真。结果表明,压实电极具有更高的材料致密度,但孔隙率降低限制了离子传输,导致在高倍率放电条件下(1 C),压实电极的锂离子浓度分布更不均匀,容量衰减更显著。此外,通过体素膨胀方法研究了孔隙率对电池性能的影响,发现当孔隙率降低至0.30时,液相锂离子传输受限,电池容量衰减加剧。研究结果揭示了硅碳负极在高倍率放电时的微观结构对电池性能的影响机制,为优化电极设计和制造工艺提供了理论支持。 展开更多
关键词 锂离子电池 介观尺度模型 电化学特性 硅碳负极
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基于电化学-热耦合模型的锂离子电池日历老化研究
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作者 徐鹏飞 张睿 丁飞 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1638-1649,共12页
锂离子电池在使用过程中会受到循环老化和日历老化的影响。在日历老化中,起主导作用的老化因素是负极SEI膜缓慢增厚所导致的电池性能下降。基于融合SEI生长副反应的电化学-热耦合模型,结合实验表征对日历存储过程中SEI膜生长副反应老化... 锂离子电池在使用过程中会受到循环老化和日历老化的影响。在日历老化中,起主导作用的老化因素是负极SEI膜缓慢增厚所导致的电池性能下降。基于融合SEI生长副反应的电化学-热耦合模型,结合实验表征对日历存储过程中SEI膜生长副反应老化过程进行了深入研究。通过电化学阻抗谱(EIS)和透射电子显微镜(TEM)测试,获取SEI膜阻抗和厚度的数据,修正模型并验证了其准确性。结果表明,SEI膜厚度和阻抗均与老化天数近似呈线性关系增长,且增速受存储SOC的影响,而电荷转移阻抗呈先减小,再增大的趋势。同时SEI生长会造成电极孔隙率下降,严重影响电池容量和性能。该工作揭示了SEI膜在日历存储过程中的动态演变规律,为延长电池寿命和提高安全性提供了理论依据。 展开更多
关键词 锂离子电池 日历存储老化 电化学-热耦合模型 SEI生长
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磷酸铁锂电池热失控特性及排气仿真
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作者 唐志航 张睿 +2 位作者 李乐 王宁 丁飞 《电源技术》 北大核心 2025年第7期1473-1481,共9页
随着储能锂离子电池的大规模应用,电池热失控(thermal runaway,TR)过程中的气体扩散行为及其早期检测受到广泛关注。对280 Ah磷酸铁锂电池进行外部加热触发的热失控实验,系统分析了热失控过程中释放的气体成分,并探讨了不同荷电状态(sta... 随着储能锂离子电池的大规模应用,电池热失控(thermal runaway,TR)过程中的气体扩散行为及其早期检测受到广泛关注。对280 Ah磷酸铁锂电池进行外部加热触发的热失控实验,系统分析了热失控过程中释放的气体成分,并探讨了不同荷电状态(state of charge,SOC)下的热失控特征。实验结果表明,高SOC条件下,电池热失控触发时间短,表面温升速率更高,100%SOC电池热失控释放气体中的H_(2)占比高达44.84%。相较之下,低SOC电池的热失控过程较缓和,主要释放CO_(2)(0%SOC电池热失控释放气体中CO_(2)占比78.41%)。此外,利用ANSYS Fluent软件对储能系统中磷酸铁锂电池热失控过程中气体的扩散行为进行了模拟。仿真结果表明,不同SOC条件下,气体扩散路径存在显著差异:在高SOC下,气体主要沿垂直方向迅速上升并在顶部区域扩散,而在低SOC下,气体首先在底部积聚,随后逐步扩散至整个空间。揭示了SOC对磷酸铁锂电池热失控特征及气体扩散行为的影响,为锂离子储能系统的安全优化设计提供了重要的理论参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 热失控 气体扩散 仿真
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