压力对软包锂离子电池性能的影响及对策研究

作     者：邹舜章 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张军

授予年度：2017年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：三元聚合物软包锂离子电池 模块结构压力 循环寿命 动力电池模块设计 

摘      要：动力电池是新能源汽车中研究的重点和难点。动力电池包的性能表现主要来源于电池单体和电池模块的成组技术两方面,优秀的电池包在锂电池成组之后依然具备良好的电性能。本文以某公司商用软包三元聚合物锂离子电池为研究对象,通过理论结合实验的手段,主要从力学的角度对电池的单体进行研究,并运用到项目中的电池模块设计。主要工作如下:首先学习掌握锂离子电池的结构特点、工作原理及其失效机理,回顾分析项目组第一阶段压紧力循环实验的成果,从剩余容量、电池内阻和电池拆解情况三方面入手,明确压力对动力电池性能影响的主体方向。其次以第一阶段实验所得的参考值为基点,进行压力寻优。在实验装置中增加压力传感器,进行了第二阶段压紧力循环实验。通过剩余容量、释放能量、库伦效率、电池内阻和电池拆解的多角度分析,结合压力传感器记录的压力变化情况,得到该型号电池成组时最合适的外部压力范围。再次根据常见电池模块的结构以及前阶段实验组的装置结构为设计元素,设计了采用不同容纳压力方案的实验组,进行了第三阶段压紧力循环实验。通过对实验结果的汇总与分析,发现模块中的弹性元件能够改善电池的性能。最后研习模块的设计原则和关键技术,根据项目需要,结合已完成的压紧力循环实验成果,对电池模组进行设计与试制。通过测试实验检测样品,测试通过后,完成动力电池系统的组装。研究表明,在模块设计中的增加弹性元件能够延长电池的使用寿命,在模块设计时给软包锂离子电池施加的最优压力为69kPa。