高溫脈沖工況下鈦酸鋰電池?zé)崽匦?/h1>
2021-06-03 06:13:16王延寧嚴(yán)其艷席海亮
電源技術(shù) 2021年5期 關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)
王延寧 ,嚴(yán)其艷 ,席海亮
(1.廣東科技學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東東莞5 230832；蘭州工業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院，甘肅蘭州 730050)
鋰離子電池是目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的化學(xué)電源，鋰離子電池具有使用壽命長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境污染較小等優(yōu)點(diǎn)[1]。隨著鋰電池技術(shù)發(fā)展，不同正極材料的鋰離子電池(鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、高鎳)被研發(fā)出來(lái)，且已廣泛應(yīng)用。
鈦酸鋰電池是一種新型的鋰離子電池，其負(fù)極是鈦酸鋰。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，鈦酸鋰電池循環(huán)壽命更長(zhǎng)，充電倍率更高。越來(lái)越多的專家學(xué)者們致力于將鈦酸鋰電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車和電力儲(chǔ)能行業(yè)的研究[2-3]。
鈦酸鋰電池雖然具備高倍率充放電特點(diǎn)，但在高溫下，高倍率充放電也會(huì)產(chǎn)生大量熱[4]。如果熱量在密閉或狹小空間中無(wú)法釋放時(shí)，仍然會(huì)產(chǎn)生熱失控甚至爆炸等危險(xiǎn)。
鈦酸鋰電池過(guò)量發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致電池變形，也會(huì)使壽命降低。因此需要研究高溫條件下，脈沖充電放電工況下鈦酸鋰電池?zé)嵝袨?。根?jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其生熱機(jī)理、產(chǎn)熱功率進(jìn)行定性定量研究。
文獻(xiàn)[5]借助COMSOL Multiphysics 數(shù)值模擬軟件，研究不同工況下鋰離子電池的溫度分布并進(jìn)行熱行為分析，并得出鋰離子電池溫度分布主要受加熱溫度和對(duì)流傳熱系數(shù)的影響，并且電池溫度達(dá)到126.85 ℃以上時(shí),會(huì)引發(fā)內(nèi)部的副反應(yīng)發(fā)生，造成熱失控，損壞電池。文獻(xiàn)[6]對(duì)脈沖放電過(guò)程中鋰離子電池的熱行為進(jìn)行分析，采用加速量熱儀與電池充放電循環(huán)儀，實(shí)時(shí)測(cè)量溫度曲線和電壓曲線。在脈沖過(guò)程及之后靜置時(shí)間內(nèi)，電壓呈現(xiàn)先急劇下降再增加的變化。電池溫度因脈沖的存在高于正常放電過(guò)程的溫度，溫升速率曲線在脈沖瞬間也急劇增大，但隨著電池內(nèi)部溫度的增加，脈沖電流對(duì)溫度、溫升速率的影響減弱。因傳熱滯后，在脈沖瞬間電池溫度并沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的快速上升現(xiàn)象。
在此基礎(chǔ)上，對(duì)高溫脈沖工況下鈦酸鋰電池?zé)崽匦赃M(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，為鈦酸鋰電池的安全使用提供參考。
1 實(shí)驗(yàn)
為研究不同脈沖電流下鈦酸鋰電池?zé)崽匦?，本文將?shí)驗(yàn)分兩部分，第一階段在恒溫箱中進(jìn)行60 ℃恒溫條件下充放電實(shí)驗(yàn)，測(cè)試電池在不同條件下工作時(shí)的溫度、容量、電壓變化情況；在分析了單體電池在充放電過(guò)程中的表面溫度分布情況之后，研究不同充放電倍率、不同環(huán)境溫度、不同荷電狀態(tài)對(duì)電池?zé)崽匦援a(chǎn)生的影響，探討電池?zé)崽匦宰兓?guī)律；第二階段，在密閉絕熱環(huán)境下進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)，研究電池在該條件下的熱特性與安全性[7-8]。
1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)對(duì)象
瑞士Systag 公司Calo2310 型號(hào)加速量熱儀；智能型ZLD電池充放電循環(huán)測(cè)試儀；1 Ah 軟包鈦酸鋰電池，工作電壓范圍為1.5～2.8 V；鋁合金水冷板2 個(gè)，功率分別為5 和25 W。上海麥捷公司的GDWS-50 型號(hào)恒溫箱。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)在恒溫箱中進(jìn)行。用尼龍繩將電池與熱防護(hù)筒組成的試件懸掛在恒溫箱中，熱防護(hù)筒和電池上粘貼加熱片和測(cè)溫電偶來(lái)加熱和控制溫度。測(cè)溫?zé)犭娕季€與溫度跟蹤熱電偶線引到熱防護(hù)筒外。電池和防護(hù)筒上所有的加熱器引線、熱電偶引線、溫度跟蹤熱電偶引線、電池充放電電纜及電壓測(cè)量線等都經(jīng)由恒溫箱密封插頭引至箱外[9-10]。在熱防護(hù)筒及電池單體的對(duì)應(yīng)位置粘貼測(cè)溫?zé)犭娕迹ＷC實(shí)驗(yàn)前防護(hù)筒與電池單體溫度相同，為電池單體提供一個(gè)絕熱的環(huán)境。在電池表面上均勻布置10 個(gè)熱電偶，分別在電極兩端各一個(gè)、電池兩側(cè)各一個(gè)、底部一個(gè)以及正表面均勻布置五個(gè)，共10 個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)[11-12]。試件與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的示意圖如圖1 所示。
圖1 試件與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的示意圖
設(shè)置每次的放電時(shí)間為1 h，分別記錄0.3C、0.6C、1.0C充放電鋰電池的各個(gè)數(shù)據(jù)。
采用恒流充電，充電結(jié)束后擱置1 h，當(dāng)電池溫度降低，與環(huán)境溫度相同時(shí)對(duì)電池以特定脈寬的脈沖電流，放電到1.6 V 時(shí)停止放電，結(jié)束后再擱置1 h。1 Ah 的鈦酸鋰電池高溫脈沖工況設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。
表1 實(shí)驗(yàn)工況表
1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1.3.1 單體電池絕熱條件熱特性實(shí)驗(yàn)
電池單體進(jìn)行1C倍率充放電時(shí)，電池表面溫度不同測(cè)點(diǎn)隨充放電時(shí)間的變化曲線如圖2 所示。
從圖2 中可以看出，充電時(shí)，電池溫度隨著放電時(shí)間先上升后下降，主要是因?yàn)殡姵爻潆姇r(shí)先恒流充電后恒壓充電，在3 500 s 的時(shí)候電池轉(zhuǎn)為恒壓充電，電流減小，所以發(fā)熱量下降；剛開(kāi)始充放電時(shí)，電池表面各測(cè)溫點(diǎn)的溫差幾乎為零，隨著充放電時(shí)間的增加，電池表面溫差越來(lái)越大；在1C充放電條件下，不同測(cè)點(diǎn)間最大溫差為2 ℃，所以單體電池表面在工作過(guò)程中的溫差都很小；不管是充電還是放電，中心點(diǎn)(209)溫度最高，最接近電池內(nèi)部溫度，接下來(lái)給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是中心點(diǎn)(209)溫度，代表電池溫度。
圖2 1 C倍率充放電時(shí)電池表面溫度(不同測(cè)點(diǎn))變化
為了測(cè)試絕熱時(shí)鈦酸鋰電池的溫度變化，使用聚苯乙烯泡沫塑料作為隔熱體實(shí)現(xiàn)絕熱檢測(cè)。觀察在不同放電倍率情況下放電末期電池中心點(diǎn)(209)溫度，分別達(dá)到77、78 和79 ℃，溫升分別為9、10 和11 ℃(如圖3 所示)。從圖3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，電池充放電倍率越大，最高溫度值越大且電池的溫度場(chǎng)的均勻性越差，造成這種現(xiàn)象的主要原因是放電電流的增大使電池產(chǎn)生的熱量增多，同時(shí)電池放電時(shí)間縮短，造成了電池內(nèi)部熱量不能及時(shí)擴(kuò)散出去。若不采取散熱等措施，會(huì)造成熱累積，當(dāng)熱量累積到一定量將導(dǎo)致熱失控及安全事故的發(fā)生[13-14]。
圖3 絕熱條件下不同倍率放電時(shí)電池表面溫度變化
1.3.2 單體電池散熱方式實(shí)驗(yàn)
對(duì)流換熱條件是影響電池傳熱的重要因素，將電池先后置于自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。在上述實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，參照自然環(huán)境空氣流動(dòng)速度，選擇工作效率為5 W/(m2·K)的鋁合金水冷板，放入恒溫箱內(nèi)模擬自然對(duì)流條件；強(qiáng)制空氣對(duì)流冷卻條件選擇25 W/(m2·K)的鋁合金水冷板放入恒溫箱內(nèi)模擬強(qiáng)制空氣對(duì)流條件。將二者數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，兩種冷卻條件下的電池表面溫度數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
從表2 可以看出，強(qiáng)制對(duì)流比自然對(duì)流在降溫速度上更快，可在相同時(shí)間內(nèi)把電池表面溫度降至更低些。放電倍率為0.3C、0.6C與1C情況下，自然冷卻下，放電末期電池表面溫度分別達(dá)到72.8、75.1 和77.5 ℃，溫升分別為4.7、7.1 和9.0 ℃；強(qiáng)制空氣對(duì)流冷卻下，放電末期電池表面溫度分別達(dá)到70.5、71.5 和73.2 ℃，溫升分別為2.4、3.4 和5.1 ℃。
表2 電池表面溫度波動(dòng)效果 ℃
鈦酸鋰電池充電過(guò)程有可能出現(xiàn)脹氣，脹氣會(huì)導(dǎo)致電池由內(nèi)向外散熱條件變差，這會(huì)對(duì)電池性能與壽命產(chǎn)生不利影響。所以，使用鈦酸鋰電池時(shí)，往往采用冷板散熱。冷板夾置在單體電池之間，一方面利用冷板上的金屬導(dǎo)熱條將電池?zé)崃總魉椭恋装澹硪环矫胬浒蹇梢詫?duì)電池殼體或包裝約束壓緊，一定程度上減小氣脹變形。傳導(dǎo)至底板的熱量將會(huì)被對(duì)流的空氣帶走[15]。
圖4 為冷板散熱不同放電倍率放電時(shí)電池溫度變化曲線。
圖4 冷板散熱條件下不同倍率放電時(shí)電池溫度變化
從圖4 可以看出，在冷板散熱條件下，放電倍率為0.3C、0.6C與1C時(shí)，放電末期，電池表面溫度分別達(dá)到72.5、72.8和73 ℃，溫升分別為2.5、2.8 與3 ℃。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出冷板散熱方式對(duì)鈦酸鋰電池的冷卻效果與強(qiáng)制對(duì)流冷卻方式對(duì)鈦酸鋰電池的冷卻效果基本相同。
2 結(jié)論
本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了高溫脈沖工況下鈦酸鋰電池?zé)嵝袨?。?shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
(1)電池表面溫度隨著充放電電流的增大而增大，但電池表面不同測(cè)點(diǎn)之間的溫差變化較?。?/p>
(2)電池單體在進(jìn)行1C倍率充放電時(shí)，充電400 s 的溫度達(dá)到峰值，放電3 000 s 的溫度上升速率加快；
(3)在相同放電條件下，放電倍率越大，溫度上升越快，且溫度峰值越高；
(4)放電時(shí)，相同放電倍率下，自然對(duì)流環(huán)境下電池溫度比強(qiáng)制對(duì)流環(huán)境下電池溫度至少高0.2 ℃，最高可達(dá)4.3 ℃，且溫差隨放電時(shí)間的增長(zhǎng)而加大；
(5)在冷板散熱條件下，相同放電倍率的電池溫度峰值均有不同程度的下降。
猜你喜歡
我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)作文·小學(xué)低年級(jí)(2025年2期)2025-02-13 00:00:00 記住“三個(gè)字”，寫(xiě)好小實(shí)驗(yàn)小雪花·小學(xué)生快樂(lè)作文(2024年11期)2024-12-31 00:00:00 我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)作文·小學(xué)低年級(jí)(2024年2期)2024-04-29 00:00:00 我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)作文·小學(xué)低年級(jí)(2023年3期)2023-04-29 00:00:00 記一次有趣的實(shí)驗(yàn)小獼猴智力畫(huà)刊(2022年9期)2022-11-04 02:31:42 有趣的實(shí)驗(yàn)小主人報(bào)(2022年4期)2022-08-09 08:52:06 微型實(shí)驗(yàn)里看“燃燒”中學(xué)生數(shù)理化·中考版(2022年11期)2022-02-16 07:01:20 做個(gè)怪怪長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)小哥白尼(趣味科學(xué))(2019年6期)2019-10-10 01:01:50 NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)發(fā)明與創(chuàng)新(2016年38期)2016-08-22 03:02:52 實(shí)踐十號(hào)上的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
王延寧 ,嚴(yán)其艷 ,席海亮
(1.廣東科技學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東東莞5 230832；蘭州工業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院，甘肅蘭州 730050)
鋰離子電池是目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的化學(xué)電源，鋰離子電池具有使用壽命長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境污染較小等優(yōu)點(diǎn)[1]。隨著鋰電池技術(shù)發(fā)展，不同正極材料的鋰離子電池(鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、高鎳)被研發(fā)出來(lái)，且已廣泛應(yīng)用。
鈦酸鋰電池是一種新型的鋰離子電池，其負(fù)極是鈦酸鋰。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，鈦酸鋰電池循環(huán)壽命更長(zhǎng)，充電倍率更高。越來(lái)越多的專家學(xué)者們致力于將鈦酸鋰電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車和電力儲(chǔ)能行業(yè)的研究[2-3]。
鈦酸鋰電池雖然具備高倍率充放電特點(diǎn)，但在高溫下，高倍率充放電也會(huì)產(chǎn)生大量熱[4]。如果熱量在密閉或狹小空間中無(wú)法釋放時(shí)，仍然會(huì)產(chǎn)生熱失控甚至爆炸等危險(xiǎn)。
鈦酸鋰電池過(guò)量發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致電池變形，也會(huì)使壽命降低。因此需要研究高溫條件下，脈沖充電放電工況下鈦酸鋰電池?zé)嵝袨?。根?jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其生熱機(jī)理、產(chǎn)熱功率進(jìn)行定性定量研究。
文獻(xiàn)[5]借助COMSOL Multiphysics 數(shù)值模擬軟件，研究不同工況下鋰離子電池的溫度分布并進(jìn)行熱行為分析，并得出鋰離子電池溫度分布主要受加熱溫度和對(duì)流傳熱系數(shù)的影響，并且電池溫度達(dá)到126.85 ℃以上時(shí),會(huì)引發(fā)內(nèi)部的副反應(yīng)發(fā)生，造成熱失控，損壞電池。文獻(xiàn)[6]對(duì)脈沖放電過(guò)程中鋰離子電池的熱行為進(jìn)行分析，采用加速量熱儀與電池充放電循環(huán)儀，實(shí)時(shí)測(cè)量溫度曲線和電壓曲線。在脈沖過(guò)程及之后靜置時(shí)間內(nèi)，電壓呈現(xiàn)先急劇下降再增加的變化。電池溫度因脈沖的存在高于正常放電過(guò)程的溫度，溫升速率曲線在脈沖瞬間也急劇增大，但隨著電池內(nèi)部溫度的增加，脈沖電流對(duì)溫度、溫升速率的影響減弱。因傳熱滯后，在脈沖瞬間電池溫度并沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的快速上升現(xiàn)象。
在此基礎(chǔ)上，對(duì)高溫脈沖工況下鈦酸鋰電池?zé)崽匦赃M(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，為鈦酸鋰電池的安全使用提供參考。
1 實(shí)驗(yàn)
為研究不同脈沖電流下鈦酸鋰電池?zé)崽匦?，本文將?shí)驗(yàn)分兩部分，第一階段在恒溫箱中進(jìn)行60 ℃恒溫條件下充放電實(shí)驗(yàn)，測(cè)試電池在不同條件下工作時(shí)的溫度、容量、電壓變化情況；在分析了單體電池在充放電過(guò)程中的表面溫度分布情況之后，研究不同充放電倍率、不同環(huán)境溫度、不同荷電狀態(tài)對(duì)電池?zé)崽匦援a(chǎn)生的影響，探討電池?zé)崽匦宰兓?guī)律；第二階段，在密閉絕熱環(huán)境下進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)，研究電池在該條件下的熱特性與安全性[7-8]。
1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)對(duì)象
瑞士Systag 公司Calo2310 型號(hào)加速量熱儀；智能型ZLD電池充放電循環(huán)測(cè)試儀；1 Ah 軟包鈦酸鋰電池，工作電壓范圍為1.5～2.8 V；鋁合金水冷板2 個(gè)，功率分別為5 和25 W。上海麥捷公司的GDWS-50 型號(hào)恒溫箱。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)在恒溫箱中進(jìn)行。用尼龍繩將電池與熱防護(hù)筒組成的試件懸掛在恒溫箱中，熱防護(hù)筒和電池上粘貼加熱片和測(cè)溫電偶來(lái)加熱和控制溫度。測(cè)溫?zé)犭娕季€與溫度跟蹤熱電偶線引到熱防護(hù)筒外。電池和防護(hù)筒上所有的加熱器引線、熱電偶引線、溫度跟蹤熱電偶引線、電池充放電電纜及電壓測(cè)量線等都經(jīng)由恒溫箱密封插頭引至箱外[9-10]。在熱防護(hù)筒及電池單體的對(duì)應(yīng)位置粘貼測(cè)溫?zé)犭娕迹ＷC實(shí)驗(yàn)前防護(hù)筒與電池單體溫度相同，為電池單體提供一個(gè)絕熱的環(huán)境。在電池表面上均勻布置10 個(gè)熱電偶，分別在電極兩端各一個(gè)、電池兩側(cè)各一個(gè)、底部一個(gè)以及正表面均勻布置五個(gè)，共10 個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)[11-12]。試件與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的示意圖如圖1 所示。
圖1 試件與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的示意圖
設(shè)置每次的放電時(shí)間為1 h，分別記錄0.3C、0.6C、1.0C充放電鋰電池的各個(gè)數(shù)據(jù)。
采用恒流充電，充電結(jié)束后擱置1 h，當(dāng)電池溫度降低，與環(huán)境溫度相同時(shí)對(duì)電池以特定脈寬的脈沖電流，放電到1.6 V 時(shí)停止放電，結(jié)束后再擱置1 h。1 Ah 的鈦酸鋰電池高溫脈沖工況設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。
表1 實(shí)驗(yàn)工況表
1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1.3.1 單體電池絕熱條件熱特性實(shí)驗(yàn)
電池單體進(jìn)行1C倍率充放電時(shí)，電池表面溫度不同測(cè)點(diǎn)隨充放電時(shí)間的變化曲線如圖2 所示。
從圖2 中可以看出，充電時(shí)，電池溫度隨著放電時(shí)間先上升后下降，主要是因?yàn)殡姵爻潆姇r(shí)先恒流充電后恒壓充電，在3 500 s 的時(shí)候電池轉(zhuǎn)為恒壓充電，電流減小，所以發(fā)熱量下降；剛開(kāi)始充放電時(shí)，電池表面各測(cè)溫點(diǎn)的溫差幾乎為零，隨著充放電時(shí)間的增加，電池表面溫差越來(lái)越大；在1C充放電條件下，不同測(cè)點(diǎn)間最大溫差為2 ℃，所以單體電池表面在工作過(guò)程中的溫差都很小；不管是充電還是放電，中心點(diǎn)(209)溫度最高，最接近電池內(nèi)部溫度，接下來(lái)給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是中心點(diǎn)(209)溫度，代表電池溫度。
圖2 1 C倍率充放電時(shí)電池表面溫度(不同測(cè)點(diǎn))變化
為了測(cè)試絕熱時(shí)鈦酸鋰電池的溫度變化，使用聚苯乙烯泡沫塑料作為隔熱體實(shí)現(xiàn)絕熱檢測(cè)。觀察在不同放電倍率情況下放電末期電池中心點(diǎn)(209)溫度，分別達(dá)到77、78 和79 ℃，溫升分別為9、10 和11 ℃(如圖3 所示)。從圖3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，電池充放電倍率越大，最高溫度值越大且電池的溫度場(chǎng)的均勻性越差，造成這種現(xiàn)象的主要原因是放電電流的增大使電池產(chǎn)生的熱量增多，同時(shí)電池放電時(shí)間縮短，造成了電池內(nèi)部熱量不能及時(shí)擴(kuò)散出去。若不采取散熱等措施，會(huì)造成熱累積，當(dāng)熱量累積到一定量將導(dǎo)致熱失控及安全事故的發(fā)生[13-14]。
圖3 絕熱條件下不同倍率放電時(shí)電池表面溫度變化
1.3.2 單體電池散熱方式實(shí)驗(yàn)
對(duì)流換熱條件是影響電池傳熱的重要因素，將電池先后置于自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。在上述實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，參照自然環(huán)境空氣流動(dòng)速度，選擇工作效率為5 W/(m2·K)的鋁合金水冷板，放入恒溫箱內(nèi)模擬自然對(duì)流條件；強(qiáng)制空氣對(duì)流冷卻條件選擇25 W/(m2·K)的鋁合金水冷板放入恒溫箱內(nèi)模擬強(qiáng)制空氣對(duì)流條件。將二者數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，兩種冷卻條件下的電池表面溫度數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
從表2 可以看出，強(qiáng)制對(duì)流比自然對(duì)流在降溫速度上更快，可在相同時(shí)間內(nèi)把電池表面溫度降至更低些。放電倍率為0.3C、0.6C與1C情況下，自然冷卻下，放電末期電池表面溫度分別達(dá)到72.8、75.1 和77.5 ℃，溫升分別為4.7、7.1 和9.0 ℃；強(qiáng)制空氣對(duì)流冷卻下，放電末期電池表面溫度分別達(dá)到70.5、71.5 和73.2 ℃，溫升分別為2.4、3.4 和5.1 ℃。
表2 電池表面溫度波動(dòng)效果 ℃
鈦酸鋰電池充電過(guò)程有可能出現(xiàn)脹氣，脹氣會(huì)導(dǎo)致電池由內(nèi)向外散熱條件變差，這會(huì)對(duì)電池性能與壽命產(chǎn)生不利影響。所以，使用鈦酸鋰電池時(shí)，往往采用冷板散熱。冷板夾置在單體電池之間，一方面利用冷板上的金屬導(dǎo)熱條將電池?zé)崃總魉椭恋装澹硪环矫胬浒蹇梢詫?duì)電池殼體或包裝約束壓緊，一定程度上減小氣脹變形。傳導(dǎo)至底板的熱量將會(huì)被對(duì)流的空氣帶走[15]。
圖4 為冷板散熱不同放電倍率放電時(shí)電池溫度變化曲線。
圖4 冷板散熱條件下不同倍率放電時(shí)電池溫度變化
從圖4 可以看出，在冷板散熱條件下，放電倍率為0.3C、0.6C與1C時(shí)，放電末期，電池表面溫度分別達(dá)到72.5、72.8和73 ℃，溫升分別為2.5、2.8 與3 ℃。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出冷板散熱方式對(duì)鈦酸鋰電池的冷卻效果與強(qiáng)制對(duì)流冷卻方式對(duì)鈦酸鋰電池的冷卻效果基本相同。
2 結(jié)論
本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了高溫脈沖工況下鈦酸鋰電池?zé)嵝袨?。?shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
(1)電池表面溫度隨著充放電電流的增大而增大，但電池表面不同測(cè)點(diǎn)之間的溫差變化較?。?/p>
(2)電池單體在進(jìn)行1C倍率充放電時(shí)，充電400 s 的溫度達(dá)到峰值，放電3 000 s 的溫度上升速率加快；
(3)在相同放電條件下，放電倍率越大，溫度上升越快，且溫度峰值越高；
(4)放電時(shí)，相同放電倍率下，自然對(duì)流環(huán)境下電池溫度比強(qiáng)制對(duì)流環(huán)境下電池溫度至少高0.2 ℃，最高可達(dá)4.3 ℃，且溫差隨放電時(shí)間的增長(zhǎng)而加大；
(5)在冷板散熱條件下，相同放電倍率的電池溫度峰值均有不同程度的下降。
猜你喜歡
作文·小學(xué)低年級(jí)(2025年2期)2025-02-13 00:00:00
小雪花·小學(xué)生快樂(lè)作文(2024年11期)2024-12-31 00:00:00
作文·小學(xué)低年級(jí)(2024年2期)2024-04-29 00:00:00
作文·小學(xué)低年級(jí)(2023年3期)2023-04-29 00:00:00
小獼猴智力畫(huà)刊(2022年9期)2022-11-04 02:31:42
小主人報(bào)(2022年4期)2022-08-09 08:52:06
中學(xué)生數(shù)理化·中考版(2022年11期)2022-02-16 07:01:20
小哥白尼(趣味科學(xué))(2019年6期)2019-10-10 01:01:50
發(fā)明與創(chuàng)新(2016年38期)2016-08-22 03:02:52
太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
