鋰離子電池自加熱功能,動力電池自加熱技術

來源：存能電氣  日期：2020-04-24 10:37  瀏覽量：次

鋰離子電池自加熱功能，動力電池自加熱技術。動力電池的特性受環境溫度的影響比較顯著，鋰離子動力電池的能量和功率特性會出現嚴重衰減，制約鋰電池低溫特性的關鍵因素主要包括低溫下電解液離子電導率、負極顆粒表面SEI膜的低電導率、電池電化學反應速率，和負極石墨材料顆粒中的鋰離子擴散系數降低等。低溫環境中為提高動力電池低溫性能，就需要對其進行加熱。

鋰離子電池自加熱功能

往往我們需要對電解液和電極等做出相應的調整，以高成本和性能犧牲為代價提升鋰離子電池的低溫性能，最近研究者們提出了一種新的思路，不更換低溫電解液以及電極配比，僅從電池結構入手，通過在電池內部極板之間插入涂有聚合物絕緣層的Ni箔，實現了鋰離子電池自加熱功能，能30s內將鋰離子電池從-30℃加熱到0℃，而這一過程僅僅消耗5.5%的電池能量。

目前對電池進行加熱的方式主要分為兩種：外部加熱和內部加熱。外部加熱主要是通過熱傳導或熱對流的途徑實現，通過PTC材料或加熱膜等在外部對電池進行加熱。但該方式受熱不均勻且加熱效率較低。內部加熱直接在電池內部產生熱量，故其加熱效率更高，受熱更加均勻。

由于鋰離子電池結構的導熱系數較低，當電池表面的溫度從-20℃升到0℃時，位于電池中間Ni箔的溫度達到了30℃左右，在電池內部與表面之間形成了很大的溫度梯度，這一溫度差異會導致不同電池極片放電倍率的差異。自加熱過程由于較大的溫度梯度的存在對電池的性能產生了不良的影響，同時也導致鋰電池的加熱能耗較大。

動力電池自加熱技術

超低溫與低溫都會導致動力電池的活性大大降低，動力電池會表現出工況極不穩定、放電特性變差、容量和壽命衰減進而導致車輛續駛里程及整車動力性能顯著下降，充電時間明顯延長。我國研制出的一種技術使鋰離子電池技術能夠自加熱，該電池系統可適用于更低的溫度，零下30℃時基于自加熱的方式在幾十秒內能使電池溫度上升到0℃以上，從而激活動力電池的正常應用。

動力電池自加熱方法步驟

①電池管理系統BMS周期性的接收溫度傳感器一、溫度傳感器二發送的各溫度采樣點的溫度值；

②電池管理系統BMS檢測當前溫度是否滿足繼電器的閉合條件，若檢測結果為是，則控制繼電器閉合；

③電池管理系統BMS控制DC/DC變換器一將第一電池組的輸出電壓轉換為第二電池組的充電電壓，控制DC/DC變換器二將第二電池組的輸出電壓轉換成第一電池組的充電電壓。

不同加熱方法的對比可知，外部加熱方法依靠外部加熱源通過熱傳導來加熱動力電池，其結構較為復雜，能耗較高，加熱溫度分布不均勻，加熱速度較慢。內部加熱方法依靠動力電池自身阻抗產熱，具有加熱快速且發熱均勻的優點。其中交流加熱方法具有對動力電池能耗小、溫度分布均勻、使用成本較低和加熱效率較高的優勢。

通過測試，自加熱系統可以實現低溫環境下電動汽車動力電池的自加熱任務。電池作為新能源汽車的重要組成部分，它的性能在很大程度上決定了車輛的表現，而環境的不同也對電池的使用造成了一定的影響。目前很多三元鋰電池也具備了耐低溫的特性，隨著技術的發展，新能源汽車所存在的低溫瓶頸將會逐步得到解決。