基于PNGV模型的锂离子电池荷电状态估计

目的 提升不同老化情况下的锂离子电池荷电状态(SOC)估计精度。方法 基于PNGV模型(Partnership for a New Generation of Vehicles)，对锂离子电池SOC进行估计。首先通过双线性变换对PNGV模型进行离散化，采用带有遗忘因子的递归最小二乘法(FFRLS)，对电池模型参数进行在线辨识，利用卡尔曼滤波(EKF)算法进行SOC估计，并通过动态工况验证SOC估计精度。结果 以多种误差指标考察不同循环下的试验数据，在不同电池老化状态下具有较好的预测精度。相比基于Thevenin模型的算法，基于PNGV模型的算法可以将SOC平均绝对误差减少约60%，同时也可以将SOC估计最大绝对误差波动范围降低53.8%。结论 本算法引入PNGV模型后，解决了基于Thevenin模型算法误差大、不稳定的问题，提升了动力电池系统在不同老化环境下的适应性。     

极地科考船舶储能系统热管理模块设计

目的设计一种适用于极地科考船储能系统的锂离子电池组热管理模块,以降低低温对电池性能的影响,并延长其使用寿命。方法通过实验获得高寒环境下锂离子电池电气特性参数,明确高寒条件下热管理模块的功能需求。在此基础上进行热管理模块硬件设计及策略开发,并搭建电池低温测试实验平台进行验证。结果将-35℃环境温度下电池表面温度预热至0℃,以低倍率放电时,电池的可用容量可提升至额定容量的34.7%,并且提高预热温度能够增加电池的可用容量。结论该热管理模块能够有效地对锂离子电池组进行热管理,提高高寒环境下科考船储能系统的可用容量。     

船舶混合锂离子电池储能系统功率分配研究

目的提高极端海况下船舶的适航性和动力性。方法针对能量型和功率型锂离子电池不同工作特性,设计半主动式船舶混合锂离子电池储能系统拓扑结构,提出基于模糊控制理论的功率分配策略,并根据锂离子电池荷电状态(StateofCharge,SOC),限制其最大充放电电流。结果提出的控制策略可充分发挥钴酸锂电池的功率特性和磷酸铁锂电池的能量特性,直流母线电压波纹小于2%。结论在极端海况下,船舶混合锂离子电池储能系统可减少磷酸铁锂电池放电循环次数和放电深度,延长磷酸铁锂电池组的使用寿命,平抑脉冲负载扰动,提高船舶电网稳定性。     

不同诱发条件下NCM三元锂离子电池热失控和燃烧特性

目的 研究不同诱发条件下三元锂离子电池热失控和燃烧特性，科学认识海洋工程和装备领域储能电池的安全性，为海洋工程的消防安全设计提供理论依据。方法 模拟三元锂离子电池机械滥用和热滥用场景，分别用针刺和加热方式触发锂电池热失控，对不同带电状态(0%、25%、50%、75%、100%SOC值)的锂离子电池热失控过程中温度、电压、质量损失进行测量，对热失控后的电池进行拆解，并分析极片残余物的宏观和微观变化特征。结果 随着电池SOC值的增加，热失控反应强度增加，电池表面最高温度、温升速率和质量损失率均增大。针刺和加热触发电池热失控后极卷形态变化特征不同，分别呈“贝壳”和“月牙”形状。极片残余物的热重分析表明，50%SOC值和100%SOC值电池在针刺和加热后，极片残余物氧化分解后的质量损失比例分别为36.73%、18.75%和38.28%、30.38%。结论 三元锂离子电池的热失控行为随电池SOC值和诱发条件的改变而变化，高SOC值时，电池热失控反应更剧烈。一定条件下，针刺比加热更易触发电池热失控，而加热触发的热失控反应速率更快。热失控后的极卷形状变化和残余物热重分析可为火灾原因调查提供证据。     

锂离子电池热特性参数测量方法研究

目的针对深海等极端环境下载人潜水器锂离子动力电池热管理问题,对10 Ah三元镍钴锰锂离子电池展开热特性参数测量方法研究,为锂离子电池热管理建模提供理论依据。方法首先利用精密测量仪器并结合传热学原理对电池导热系数进行计算,其次基于电池温度与环境温度跟随的控制策略搭建高精度的绝热实验箱。绝热环境下,电池的实际产热将会完全转化为自身的内能,与外界之间没有热量交换。在绝热实验箱中利用脉冲测试方法辨识三元镍钴锰锂离子电池的比热容。结果热物性参数测量结果具有较高准确性,带入热模型中的温度计算结果与实际温度测量结果绝对误差不超过0.5℃,平均相对误差为0.0184。结论基于实验方法得到的电池热特性参数能够反映锂离子电池的热状态,测量结果与实际值误差在可接受范围之内。     

锂离子电池组分层主动均衡研究

目的 针对实际装备中使用的串联锂离子电池组的不一致性问题,提出一种基于Buck-Boost电路和反激式变压器均衡电路的分层主动均衡构架.方法 以荷电状态(SOC)作为均衡标准,制定均衡策略,建立锂离子电池二阶等效电路模型以及开路电压(OCV)特性曲线来进行参数辨识与SOC估计.实现电池组内相邻电池单体间的能量转移以及电池组间任意模组到整体的能量双向传递.最后在Matlab/Simulink中搭建均衡模型进行仿真验证.结果 分层主动均衡构架相比传统单一相邻电池均衡构架具有更好的均衡结果,其均衡效果提升了43.04％,均衡时间缩短了24.4％,均衡效率提高了12.61％.结论 该分层主动均衡构架充分发挥了两种主动均衡的优点,改善了电池组的不一致性问题,并提高了整个电池组的充放电容量.     

某型军用锂离子电池低温环境适应性

目的研究低温环境条件下温度对某型军用方形锂离子电池放电性能的影响。方法参照标准GB/T 18287,在常温下将锂离子电池进行充电,再在高低温潮湿试验箱中按设定低温条件利用电池测试仪进行放电性能测试,并将不同温度测试结果利用加速模型结合Arrenhenius方程进行拟合。结果该型军用锂离子电池放电容量随温度下降而降低,在-30℃温度条件下电池的放电容量相当于室温放电容量的20.9%,并在低于-40℃温度条件、2.5 V截止电压下无法放电。结论通过低温条件放电性能测试,并对温度条件和放电容量进行建模,得出绝对温度倒数与电池容量保留率对数在25~-35℃温度区间内分两段成线性相关。     

基于等幅度充电时间的锂离子电池健康状态估计

目的提出一种基于健康因子的SOH估计方法,以准确估计锂离子电池的健康状态。方法选取锂离子电池恒流充电过程中两恒定压差下的时间间隔作为健康因子,基于健康因子估计电池的健康状态。采用高斯过程回归模型进行电池健康状态估计,通过共轭参数法优化超参数。健康因子作为模型输入,输出相应的电池健康状态,并选取NASA不同实验条件下6个电池的实验数据验证该算法。结果所选6个电池估计结果的MAPE与RMSE值均低于0.02。结论选取的健康因子可以较好地表征电池的健康状态,验证了基于健康因子的SOH估计方法的可行性。该方法可以对不同温度、放电倍率、放电深度下的电池进行准确的SOH估计,具有较强的适用性。     

48 V/50 Ah磷酸铁锂电池组热仿真

目的基于COMSOL Multiphysics软件对锂离子电池组进行热耦合仿真研究,正确辨识电池的有关热物性参数。方法首先确立锂离子电池组仿真的热模型,关于锂离子电池传热模型中涉及的热物性参数,基于不同形状大小的加热片对电池在绝热环境下进行加热,将电池各热物性参数的获取相互解耦,通过对传热模型方程以及边界条件的简化辨识出锂离子电池的热物性参数。最后,基于已确立的锂离子电池热仿真理论基础以及辨识出的相关参数,运用COMSOLMultiphysics仿真软件对锂电池单体和电池组在不同充电倍率下的温度场进行仿真分析,并进行实验验证模型的精确程度。结果根据仿真结果和实验数据的对比分析,基于COMSOLMultiphysics仿真软件可以较为准确地对锂离子电池组壳体表面和内部的温度场进行描述,误差不超过0.5℃。结论在满足一定误差精度范围内,对锂离子电池组热管理系统进行分析和设计时,通过仿真得到的结果就可以为其提供参考和指导。     

基于循环特性的镍氢和锂离子电池环境影响机制分析

为了了解镍氢电池和锂离子电池在生产、使用、废弃或回收过程中的环境影响,建立了一种简单快速的二次电池环境影响机制分析方法。通过生命周期评价(LCA)方法,采用Eco-indicator99体系,综合考虑电池循环容量衰减和循环次数的影响,建立了二次电池环境影响机制分析模型,并运用此模型对两种实验用二次电池(镍氢电池和锂离子电池)的环境影响机制进行了研究。结果表明:1)在所选取的两种二次电池当中,锂离子(Li-ion)电池的环境影响明显比镍氢(Ni-MH)电池的低;2)随着循环次数的增加Li-ion电池环境影响衰减比Ni-MH电池的明显,即随着使用循环次数的增加,Li-ion电池对环境的影响会降低到更多。综合来说,所选取的Li-ion电池比Ni-MH电池更具环境可持续性。文中所提出的环境影响机制分析模型同样可以应用于其他二次电池,以期为环境友好型二次电池的开发提供帮助。     

废旧电池的污染与防治

我国每年有废弃电池近百亿只,大多数混入生活垃圾后被填埋或焚烧,成为污染地下水和大气的隐患.针对我国废旧电池处理现状,应加强对废电池的源头管理,建立废旧电池回收体系及管理体系,尽快确定一条废旧电池回收利用的有效途径,从根本上解决废旧电池对环境的污染.     

船舶电池储能系统管理策略研究

目的 降低船舶污染排放,延长电池使用寿命,改善变工况条件下储能系统的动力性.方法 电池系统采用基于经验模态分解及模糊控制的双层管理策略,以磷酸铁锂电池组为主动力源来承担平缓功率,超级电容组为辅动力源来承担高频功率,引入样本熵对功率信号进行评估.结果 以某船舶工况进行仿真,相较于单一经验模态策略,引入模糊修正策略后的磷酸铁锂电池组放电深度由6.55％～94.35％变为14.56％～57.15％;超级电容组的放电深度由14.83％～52.11％变为12.7％～79.38％;磷酸铁锂电池组功率信号样本熵值由0.0182降为0.0177.结论 变工况条件下,上述控制策略可降低单工况下柴油机平均燃油消耗,减少储能端电池受到暂态功率的冲击,延缓电池老化速度,加长电池使用寿命,提升船舶储能系统的可靠性及环保性.     

浅谈手机废旧电池的回收利用

移动通信的快速发展和手机的大量使用,手机废旧电池给环境带来的危害必将日益明显,但目前关于废旧手机电池的研究很少,主要是一些国外的报道,文章就几种手机电池的组成、危害及回收工艺进行了综合分析,并对电池回收过程提出了几点建议,希望对我国的手机废旧电池的回收利用有所帮助.     

锌锰废电池中锌锰的回收工艺

锌锰废干电池经过剖开、焙烧处理,去除汞和碳粉,再用硫酸浸取,滤液采用沉淀法分离锌和锰。锌和锰回收率分别达到94.5%和93.6%。     

废旧手机电池的回收现状分析及对策一以泸州市为例

网络信息时代的快速发展，以移动电话手机为代表的通讯设备迅猛发展，人们换手机的频率也越来越快，因此产生了大量的废旧手机电池。为了解废旧手机电池的回收利用情况，本研究主要通过对居民就废旧手机电池的处理方式进行了调查和统计，针对泸州市废旧手机电池的处理现状，提出相应的管理措施和回收利用的对策。     

小型废电池填埋焚烧处置的健康风险分析

对废电池采取填埋、焚烧处置所引起的健康风险进行了分析，采用3种模型，分别研究了废电池随城市固体废物一起完全填埋处置，一起完全焚烧处置，一起部分填埋处置和部分焚烧处理时，可能引起的健康风险，由分析可知，镉镍电池焚烧过程将引起不可接受的致癌风险，填埋废电池也会引起重金属非致癌风险，提出在现阶段没有单独收集分类管理的条件下，对于小型废电池应采取填埋焚烧联合处置的办法，但应避免镉镍电池的焚烧，在建立了收集体系后，应该分类进行资源化和无害化管理。     

废干电池的回收利用及管理对策

介绍了国内外近年来废旧锌锰电池、镉镍电池的回收利用现状及其技术 ,分析了各种方法的优缺点 ,并提出了废旧干电池的资源化和无害化的管理对策     

废旧电池的回收处理

废旧电池是个危险的污染源，它对人体、土壤、大气的威胁正逐渐为人类所重视。处理废旧电池具有极大的社会效益、环境效益和一定的经济效益。采用物理分选一化学处理的方法对废旧电池进行处理，对废旧电池的无害化、资源化和产业化进行探讨和研究。     

废电池的环境污染及资源化价值分析

分析了各类废电池的资源化,安再生利用价值由高到低顺序依次为铅酸蓄电池、镍镉、镍氢电池、普通干电池。电池中含有的主要污染物质包括重金属以及酸、碱等电解质溶液。对环境和人体健康危害较大的废电池类别主要为：（1）含汞电池，指氧化汞电池，部分汞含量较高的锌锰和碱锰干电池；（2）铅酸蓄电池；（3）含镉电池，主要是Ni-Cd电池。废电池中化学物质释放进入环境过程是在电池包壳破损后发生的，或者是电池包壳本身发生浸蚀作用。普通家用干电池中的污染物质大多呈固态，由电池内部迁移到环境中是一种缓慢的过程。文中还分析了废电池污染环境的主要途径、采用各种不同处理、处置方式管理废电池可能引起的环境污染。