锂离子电池在充放电过程中存在膨胀力,其受电池的荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)影响。对于储能磷酸铁锂电池,其膨胀力特性是有关储能电池系统电性能及安全性能的重要特性之一,而大容量储能磷酸铁锂电...锂离子电池在充放电过程中存在膨胀力,其受电池的荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)影响。对于储能磷酸铁锂电池,其膨胀力特性是有关储能电池系统电性能及安全性能的重要特性之一,而大容量储能磷酸铁锂电池在全生命周期内膨胀力的演变特性及机理尚不清晰。本工作选择一款容量为280安时的磷酸铁锂电池为研究对象,将其组装成不同串数的模组,采用膨胀力夹具模拟其在实际储能模组中的应用场景,开展了循环耐久性测试,并对全SOC及全生命周期下电池模组膨胀力的演变规律进行了分析。研究结果显示:由于石墨和磷酸铁锂材料的结构特性,充电过程在约30%SOC和100%SOC有2次膨胀力峰值,放电过程也在100%SOC和30%SOC有2次膨胀力峰值。各膨胀力峰值随着电池的衰减呈现不同的演变规律,100%SOC时的膨胀力由最大值逐渐演变成最小值,30%SOC时的膨胀力演变成最大值。此外,在SOH衰减至约90%后,模组膨胀力与SOH呈线性相关,且电芯串联数量的增加没有改变模组最大膨胀力的增长趋势,1P12S模组的最大膨胀力在70%SOH时达到了2365 kgf。根据实测数据对模组的膨胀力仿真分析表明,模组主要零部件的设计能够满足全生命周期内的结构安全性能。该工作初步探究了磷酸铁锂电池模组的膨胀力特性,有助于为模组层级的膨胀力仿真和预测提供参考,为后期磷酸铁锂电池在储能系统模组的安全设计开发提供了支撑。展开更多
文摘锂离子电池在充放电过程中存在膨胀力,其受电池的荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)影响。对于储能磷酸铁锂电池,其膨胀力特性是有关储能电池系统电性能及安全性能的重要特性之一,而大容量储能磷酸铁锂电池在全生命周期内膨胀力的演变特性及机理尚不清晰。本工作选择一款容量为280安时的磷酸铁锂电池为研究对象,将其组装成不同串数的模组,采用膨胀力夹具模拟其在实际储能模组中的应用场景,开展了循环耐久性测试,并对全SOC及全生命周期下电池模组膨胀力的演变规律进行了分析。研究结果显示:由于石墨和磷酸铁锂材料的结构特性,充电过程在约30%SOC和100%SOC有2次膨胀力峰值,放电过程也在100%SOC和30%SOC有2次膨胀力峰值。各膨胀力峰值随着电池的衰减呈现不同的演变规律,100%SOC时的膨胀力由最大值逐渐演变成最小值,30%SOC时的膨胀力演变成最大值。此外,在SOH衰减至约90%后,模组膨胀力与SOH呈线性相关,且电芯串联数量的增加没有改变模组最大膨胀力的增长趋势,1P12S模组的最大膨胀力在70%SOH时达到了2365 kgf。根据实测数据对模组的膨胀力仿真分析表明,模组主要零部件的设计能够满足全生命周期内的结构安全性能。该工作初步探究了磷酸铁锂电池模组的膨胀力特性,有助于为模组层级的膨胀力仿真和预测提供参考,为后期磷酸铁锂电池在储能系统模组的安全设计开发提供了支撑。
