电动自行车用锂离子动力电池组工艺设计与性能研究
Studies on the Technological Design and Performance of Lithium-ion Power Battery Pack for Electric Bicycles
动力电池作为电动自行车的动力源,是整车的关键部件,其性能的优劣直接影响电动自行车的应用前景。锂离子动力电池以其高电压、高比能量、良好的循环性能、清洁无污染等突出优点,公认为较有前途的电动自行车用动力电池。由于生产工艺上的制约,各单体电池之间不可避免地存在不一致性,这种不一致性将会在实际使用中逐渐扩大,出现恶性循环,成为严重影响动力电池性能和寿命的基本问题。本文开展基于电池寿命特性的电池不一致性研究,改进和完善电池的分选配组、成组的结构设计以及使用管理制度,旨在控制和降低动力电池系统的不一致性,最大限度发挥动力电池的性能。首先,从单体电池及成组电池两方面对动力电池一致性进行了研究。实验用到的动力电池为LiFePO4/C体系电池,型号为IFP186596,额定容量为8Ah。环境温度和充放电倍率是影响电池一致性的外部因素,电池容量衰减率的差异是造成电池一致性变差的内部因素。实验证明,根据电池初始性能进行分选配组,对解决电池组使用过程中的一致性问题,既具有必要性,同时也存在着局限性。其次,针对电动自行车用36V/8Ah电池组,对不同的充放电制度对电池组性能的影响进行了研究。电池组容量衰减程度与不一致度随着充放电深度的增加而呈扩大趋势,在实际使用过程中,应尽量避免电池组的长期的深度放电。均衡充电和脉冲充放电可以有效的提升电池组的循环使用寿命和一致性。模拟工况放电更加准确反映电池组的实际应用情况,相比于恒流条件下的循环,电池组的衰减更加明显。最后,从电池的生热与散热角度对电动自行车用36V/8Ah电池组的连接方式进行了优化设计。实验电池的极片采用卷绕方式,平行极片方向的导热能力要大于垂直极片方向。所以,将平行极片方向的电池外表面设计为与空气直接接触则有利于电池组的整体温度均衡,并通过模拟仿真实验得到了验证。综合以上分析,提高动力电池组循环使用寿命是一项系统工程,应从电池的生产、成组、使用及管理等多方面加以控制。
- 作者：
- 邹春龙
- 学位授予单位：
- 北京有色金属研究总院
- 专业名称：
- 冶金物理化学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 吴国良
- 中图分类号：
- TM912.9；U484
- 关键词：
- 电动自行车；锂离子动力电池；一致性；循环性能；热行为
- Electric bicycles；Li-ion power battery；Consistency；Cycle performance；Thermal behavior