混合动力电动汽车用高功率锂离子电池的开发VIP专享VIP免费

混合动力电动汽车用高功率锂离子电池的开发 为减少环境污染，非化石燃料动力的机动车——纯电动车(EV)和混合电动车(HEV)近年来一直备受关注。由于混合电动车对电池的功率性能要求较高(比功率高于 1000W/kg)，相比于铅酸、MH-Ni电池和 Cd-Ni电池等，锂离子电池具有更优越的能量和功率性能，有希望成为最适合 HEV使用的电池。 本文研究开发了具有高功率特性的叠片结构铝塑膜锂离子电池，通过优化体系和工艺，提高了电池的功率性能和温度特性，电池性能可满足目前 HEV的使用要求。 1 实验 本文优化的锂离子电池体系采用自主研发的新型层状锰系材料LiMnxCoyNizO2为正极材料，人造石墨为负极材料，电解液成分为1 mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC(1:1:1)+添加剂。 锂离子电池的外包装材料较常见的有钢壳和铝塑膜。在电池裸芯相同的情况下两者相比，采用铝塑膜包装电池的成本更低，重量更轻，安全性更好，更有利于 HEV电池提高功率密度 [4]。 电池内阻对电池的功率性能影响甚大，相同容量的电池，其内阻越小，电池放电时的电压降越小，其功率性能越好。所以一切对电池内阻降低的因素都有利于提高电池的功率性能。层叠式结构的电池相比于卷绕式结构增加了极片的个数，大大增加了极片并联的程度，最大限度的降低了电池的内阻。 为获得最佳的电池性能，本文采用铝塑膜层叠式结构开发出高功率锂离子电池。单体电池的照片如图1所示， 尺寸为 115×203×9(mm)， 电池重量约 290 g， 额定容量为 7.5 Ah， 内阻小于 1.5 mΩ 。 图1 单体电池照片 Fig.1 Photograph of the cell 2 结果与讨论 2.1 1C充放电特性 按照7.5 Ah的额定容量进行1C充放电，其特征曲线如图2所示。从中可以看出，采用 7.5A的电流充电，电池大约 70min可充满，其中电池 1C放电的平均电压为 3.64 V，3.47V以上的放电容量占总放电容量的82.6%，显示了良好的1C充放电性能。同时从放电曲线可以看出，电池电压随放电时间呈一定坡度平稳下降，这表明可以通过监控电压的变化获得更准确的电池额电状态（ SOC）。 图2 1C充放特征曲线 Fig.2 Charge-discharge characteristics of the cell at 1C rate 2.2 循环性能 按照7.5 Ah的额定容量让电池在常温下进行长期的1C充放循环，其循环曲线如图3所示，900次循环后容量保持仍在 93％以上，显示了研制的电池具有非常出色的循环性能。 图3 1C循环曲线 Fig.3 Cycle characteristics at 1C rate...