锂电池储能特性及关键技术研究

锂离子电池因其具有能量密度大、自放电小、不含有毒有害物质等优点,被称为绿色电池。随着新能源及电动汽车等新兴产业迅速发展,锂电池在储能领域中的应用研究成为热点问题。分别采用了现场实验、理论分析及数值模拟等方法,对锂电池的充放电特性、产热特性及不同热管理体系的温度场进行了深入研究。通过对锂离子电池组不同环境温度及北方典型月份中电动汽车锂电池的充放电性能测试,结果表明,锂离子电池组的充放电性能在25℃时优于其他温度下的性能,低温运行性能较差,但电池组一致性良好,电动汽车中电池组模块温度和平均单体电压变化稳定,但冬夏季节运行性能下降。通过建立电池组的传热模型,对型号为GBS-LFMP100Ah的锂电池的产热特性及温度特性进行研究,结果表明虽然理论上电池组能够将自身的产热散发出去,但是随着环境温度的升高,电池组内部的温度大幅度增加,需要对电池组进行热管理。采用Fluent软件对PCM散热系统、热管散热系统和小型热泵系统3种不同方式对锂电池组进行热管理数值模拟,研究发现PCM散热系统能够使电池组温度保持在相变温度42~43℃,热管散热系统能使电池组温度保持在35~37℃,小型热泵系统在高温下能使电池组温度保持在32~38℃,低温下能使电池组温度保持在20~25℃。研究表明,锂电池充放电性能稳定,低温和高温性能较差,锂离子电池组的最佳工作温度区间在20~45℃,通过科学的热管理方案能够延长电池组寿命和运营稳定性。研究结果可为锂电池在新能源发电及电动汽车的储能等应用中提供理论参考和技术借鉴。图40幅;表9个;参51篇。