锂离子电池热模型研究及仿真开题报告

 2022-01-12 20:54:59

全文总字数:8507字

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1研究背景

改革开放以来,我国汽车产业取得了举世瞩目的发展,汽车在国民生活中扮演着越来越重要的角色,但是由于汽车数量的大幅度增长,也导致了能源短缺,环境污染严重等问题,作为新兴支柱性产业代表的新能源汽车与传统汽车相比,具备噪音小,效率高,污染少的优点锂离子电池作为新能源汽车的核心动力来源,在汽车的产业链中的意义格外重大。

但由于电动汽车是一种以电能作为动力源的交通工具,电动汽车的性能受到了电池相关技术的制约。温度变化对锂离子电池的性能影响比较大,而且在进行充放电时,会产生大量热。在车载密闭的环境下,排列紧密的电池组产生的热量非常容易积聚,这样的高温环境下极易引发电池的热失控,因此需要对电池组采取必要的散热措施,但由于冷却方式的不同,又易引发电池间出现温差的情况,一直处于高温条件下的电池更容易老化,长时间运行将会破坏电池组的一致性,电池寿命也会缩短。为了提高电池的安全性和延长使用寿命,必须将电池组内电池单体以及电池组间的最大温差控制在合适的工作范围内[1]。因此,有必要通过建立三维电化学热耦合模型,通过实验验证模型的有效性,分析电池不同情况下,放电过程中锂离子电池温度变化情况以及各部分生热率,为电池的热设计及开发提供良好的理论依据。从而更好地对电池进行热管理,将电池温度控制在适宜的范围内,提高电池性能和安全性。

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2. 研究的基本内容与方案

第2章 研究内容及方案

2.1 锂离子电池的结构与工作原理

2.1.1锂离子电池的结构

锂离子电池在结构上主要有五大部分:正极材料、负极材料、电解液(电解质)、隔膜、外壳与电极引线[7]。正极材料一般选择嵌锂的过渡金属氧化物,如licoo2、lifepo4、limn2o4等。锂离子电池的正极材料的电化学特性与锂离子电池容量的大小关系很大。

锂离子电池的容量是否提高还与锂离子电池负极材料对锂离子的嵌入和脱出的能力有关系。一般作为负极的材料主要是各种碳素材料,包括石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物等。

电解质(液)作为锂离子电池的重要的组成物质,在隔膜的两侧均有分布,锂离子通过电解液的输送在正负极板之间传导电流,因此选择适当的电解液(质)可以在电池充放电过程中提高其电解液的活性,从而使充放电的容量增加;还可以使锂离子电池的能量密度和功率密度得到提高,从而使其获得较长的使用循环寿命。电解质一般采用六氟磷酸锂的混合溶剂体系。

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3. 研究计划与安排

第3章 研究计划进度安排

序号

周数

任务要求

1

1-2

查阅相关文献,阅读文献15篇以上,其中英文文献153篇以上;

对一篇英文文献进行翻译;

完成开题报告

2

3-4

完成项目的总体方案设计、进行进一步修正确认

3

5-7

建立锂离子电池热模型

4

7-8

建立锂离子电池副反应热模型

5

9-10

MATLAB进行仿真并得到具体数据与现象

6

11

对所得数据及现象进行分析对比

7

12-13

根据分析对比结果,撰写正文

8

14

修改、完善论文

9

15

打印论文;准备答辩。

4. 参考文献(12篇以上)

参考文献

[1]辛乃龙,纯电动汽车锂离子动力电池组热特性分析及仿真研究[d].吉林大学,2012

[2]邹时波,锂离子动力电池单体热行为及模组热管理优化研究,华中科技大学硕士论文,2019

[3]苏建彬,动力电池热模型研究现状,汽车实用技术,2019.11.6

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