鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:669次 | 2021年12月15日
華威大學(xué)研究電池老化現(xiàn)象 揭示電池過熱對(duì)內(nèi)部形變的影響
隨著交通電氣化的不可避免的增長,這類車輛所用電池的類型、充電參數(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和時(shí)間表是加快向電氣化過渡的關(guān)鍵因素。
華威大學(xué)WMG的研究人員在《確定高倍率循環(huán)對(duì)磷酸鐵鋰圓柱形電池的限制和影響》一文中,調(diào)查了使用商用電池的高電流運(yùn)行對(duì)電池老化的影響。
他們用了兩個(gè)測(cè)試來確定電池故障前的最大電流限制,并在電池故障之前施加了這個(gè)最大電流。進(jìn)行測(cè)試以確定循環(huán)參數(shù)的進(jìn)展程度超出制造商的建議。
在試驗(yàn)過程中,電流通量增加到100℃循環(huán)條件下,充放電電流能力的大小分別是制造商聲明中規(guī)定值的1.38倍和4.4倍,這種增加的電流被用于500次充放電。
然而,這些電流的應(yīng)用導(dǎo)致在前60個(gè)循環(huán)中容量迅速下降,電阻增大。此外,這種電流的應(yīng)用導(dǎo)致電池的溫度升高,在電池的剩余冷卻步驟中,在自然對(duì)流充電和放電過程中。電池在最佳溫度范圍內(nèi)工作,任何超出此范圍的偏差都會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部的成分和化學(xué)物質(zhì)開始分解。
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%
他們還發(fā)現(xiàn)了“果凍輥”(卷曲電極和分離器)的變形,以及測(cè)試和老化過程中形成的鋰鍍層。這些變形從細(xì)胞的中心向細(xì)胞外的軸向發(fā)出,表明細(xì)胞的核心是最熱的。
華威大學(xué)WMG首席工程師JustinHolloway評(píng)論:
“測(cè)試表明,在保持制造商規(guī)定的電壓限制的同時(shí),電池的運(yùn)行有一個(gè)窗口。我們需要確保電池以盡可能安全的方式運(yùn)行,并且在適當(dāng)?shù)膶?shí)際使用壽命內(nèi),這就是為什么制造商有這些限制。
我們還發(fā)現(xiàn)熱疲勞是果凍輥?zhàn)冃蔚尿?qū)動(dòng)機(jī)制。在每次充放電循環(huán)中,電池都會(huì)經(jīng)歷熱應(yīng)力,導(dǎo)致其組件變形。這些變形隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸增大,而果凍輥受到剛性外罐和中心銷的機(jī)械約束。
如果對(duì)流冷卻可以應(yīng)用到電池的中心,在那里電池是最熱的,這些變形可以得到緩解和控制,使電池能夠保持更長的容量和阻力標(biāo)準(zhǔn)。”
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、無人設(shè)備
研究人員要感謝所有參與這項(xiàng)工作的人,包括WMG的高價(jià)值制造彈射器和法拉第研究所。由MelLoveridge博士領(lǐng)導(dǎo)的WMG電池鑒證小組熱衷于與工業(yè)界和學(xué)術(shù)界進(jìn)行接觸,以便在了解新材料、電池性能和退化模式方面取得進(jìn)展。