新能源汽车非均质电池储能模型

2015-07-07 11:40:19   来源:   评论:0   点击:   [收藏]

非均质材料在新能源汽车电池上的应用,可延长使用寿命2~3倍以上,并且比能量、比功率得到显著提高。研究机构和电池制造商均在不断探索非均质材料的损伤问题,电池设计和制造不断采用新结构、新材料。核壳结构是由...
非均质材料在新能源汽车电池上的应用,可延长使用寿命2~3倍以上,并且比能量、比功率得到显著提高。研究机构和电池制造商均在不断探索非均质材料的损伤问题,电池设计和制造不断采用新结构、新材料。核壳结构是由一种纳米材料通过化学键或其他作用力将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构,包覆技术通过对内核微粒表面性质进行剪裁,改变内核表面电荷、官能团和反应特性,提高内核的稳定性与分散性。
 
核壳结构种类和组成千变万化,相应的材料化学内容极为丰富;很多核壳复合材料具有意想不到的功能,应用前景广阔。核壳结构复合材料的结构与性能的关系目前还不是十分清楚,相应的理论研究有待深入。非均质材料核壳结构如图所示。 
 
Sun等提出了从中心到外层的非均质材料梯度模型,通过实验,较好地解决了热冲击产生的热点和热应力问题,提高了抗热冲击性能和电池的使用寿命,但热冲击下的电容量和热稳定性是否衰退,发生损伤和变形破坏的机理还需进一步研究。电池在充电过程中,会受到剧烈的热冲击,非均质材料结构在充电阶段发生热冲击比例远高于放电阶段。例如,在充电阶段,电池处于大功率、高电压的状态,容易出现过充电的热损伤效应,此时发生故障对电池安全威胁很大,应特别注意充电阶段的热冲击防护问题。
 
 

电池非均质材料浓度梯度模型
 
Jiang等提出电极碳颗粒多墙式非均质结构,发现充电阶段热冲击使得电池性能衰退,造成微结构边缘裂纹,并发展成为损伤疲劳源。同时,电池吸入过多热量并受到机械冲击,对微结构造成侵蚀,使得功率下降,影响电池高负载电流下的耐久性,提出的非均质材料纳米技术方案,有助于深入研究快速充电问题和稳定放电问题。


 

碳颗粒多墙式非均质结构

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