鋰離子電池自加熱功能,動力電池自加熱技術(shù)

來源：存能電氣  日期：2020-04-24 10:37  瀏覽量：次

鋰離子電池自加熱功能，動力電池自加熱技術(shù)。動力電池的特性受環(huán)境溫度的影響比較顯著，鋰離子動力電池的能量和功率特性會出現(xiàn)嚴重衰減，制約鋰電池低溫特性的關(guān)鍵因素主要包括低溫下電解液離子電導(dǎo)率、負極顆粒表面SEI膜的低電導(dǎo)率、電池電化學(xué)反應(yīng)速率，和負極石墨材料顆粒中的鋰離子擴散系數(shù)降低等。低溫環(huán)境中為提高動力電池低溫性能，就需要對其進行加熱。

鋰離子電池自加熱功能

往往我們需要對電解液和電極等做出相應(yīng)的調(diào)整，以高成本和性能犧牲為代價提升鋰離子電池的低溫性能，最近研究者們提出了一種新的思路，不更換低溫電解液以及電極配比，僅從電池結(jié)構(gòu)入手，通過在電池內(nèi)部極板之間插入涂有聚合物絕緣層的Ni箔，實現(xiàn)了鋰離子電池自加熱功能，能30s內(nèi)將鋰離子電池從-30℃加熱到0℃，而這一過程僅僅消耗5.5%的電池能量。

目前對電池進行加熱的方式主要分為兩種：外部加熱和內(nèi)部加熱。外部加熱主要是通過熱傳導(dǎo)或熱對流的途徑實現(xiàn)，通過PTC材料或加熱膜等在外部對電池進行加熱。但該方式受熱不均勻且加熱效率較低。內(nèi)部加熱直接在電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量，故其加熱效率更高，受熱更加均勻。

由于鋰離子電池結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)較低，當(dāng)電池表面的溫度從-20℃升到0℃時，位于電池中間Ni箔的溫度達到了30℃左右，在電池內(nèi)部與表面之間形成了很大的溫度梯度，這一溫度差異會導(dǎo)致不同電池極片放電倍率的差異。自加熱過程由于較大的溫度梯度的存在對電池的性能產(chǎn)生了不良的影響，同時也導(dǎo)致鋰電池的加熱能耗較大。

動力電池自加熱技術(shù)

超低溫與低溫都會導(dǎo)致動力電池的活性大大降低，動力電池會表現(xiàn)出工況極不穩(wěn)定、放電特性變差、容量和壽命衰減進而導(dǎo)致車輛續(xù)駛里程及整車動力性能顯著下降，充電時間明顯延長。我國研制出的一種技術(shù)使鋰離子電池技術(shù)能夠自加熱，該電池系統(tǒng)可適用于更低的溫度，零下30℃時基于自加熱的方式在幾十秒內(nèi)能使電池溫度上升到0℃以上，從而激活動力電池的正常應(yīng)用。

動力電池自加熱方法步驟

①電池管理系統(tǒng)BMS周期性的接收溫度傳感器一、溫度傳感器二發(fā)送的各溫度采樣點的溫度值；

②電池管理系統(tǒng)BMS檢測當(dāng)前溫度是否滿足繼電器的閉合條件，若檢測結(jié)果為是，則控制繼電器閉合；

③電池管理系統(tǒng)BMS控制DC/DC變換器一將第一電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換為第二電池組的充電電壓，控制DC/DC變換器二將第二電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換成第一電池組的充電電壓。

不同加熱方法的對比可知，外部加熱方法依靠外部加熱源通過熱傳導(dǎo)來加熱動力電池，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，能耗較高，加熱溫度分布不均勻，加熱速度較慢。內(nèi)部加熱方法依靠動力電池自身阻抗產(chǎn)熱，具有加熱快速且發(fā)熱均勻的優(yōu)點。其中交流加熱方法具有對動力電池能耗小、溫度分布均勻、使用成本較低和加熱效率較高的優(yōu)勢。

通過測試，自加熱系統(tǒng)可以實現(xiàn)低溫環(huán)境下電動汽車動力電池的自加熱任務(wù)。電池作為新能源汽車的重要組成部分，它的性能在很大程度上決定了車輛的表現(xiàn)，而環(huán)境的不同也對電池的使用造成了一定的影響。目前很多三元鋰電池也具備了耐低溫的特性，隨著技術(shù)的發(fā)展，新能源汽車所存在的低溫瓶頸將會逐步得到解決。