混合動力汽車用鎳氫電池存儲及性能衰減研究課件

1、2022-1-201混合動力汽車用鎳氫電池存儲及性能混合動力汽車用鎳氫電池存儲及性能衰減研究衰減研究重慶大學(xué)汽車工程學(xué)院2022-1-202022-1-202一、鎳氫電池概述一、鎳氫電池概述p 鎳氫電池結(jié)構(gòu) 鎳氫電池的正極選取鎳氧化物Ni(OH)2，負(fù)極選取儲氫合金，電解液為堿性溶液，如氫氧化鉀（KOH），在正負(fù)極之間有隔膜，共同組成鎳氫單體電池。 鎳氫電池的結(jié)構(gòu)如下圖所示：2022-1-203二、鎳氫電池自放電機理二、鎳氫電池自放電機理p 自放電現(xiàn)象 當(dāng)電池處在開路擱置時，其儲存能量自發(fā)被損耗的現(xiàn)象稱為電池的自放電現(xiàn)象，又稱電池的荷電保持能力，描述的是電池儲存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力

2、。從理論上來講, 荷電態(tài)電池的電極都處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，電池內(nèi)部會自發(fā)進行物理或者化學(xué)的反應(yīng)，導(dǎo)致電池化學(xué)能的損失。 電池自放電按照反應(yīng)類型的不同可以劃分為物理自放電和化學(xué)自放電。從自放電對電池造成的影響考慮，又可以將自放電分為兩種：損失容量能夠可逆得到補償?shù)淖苑烹姾陀谰眯匀萘繐p失的自放電。一般而言，物理自放電所導(dǎo)致的能量損失是可恢復(fù)的，而化學(xué)自放電所引起的能量損失則是基本不可逆的。2022-1-204實驗設(shè)計實驗設(shè)計1.總體思路：性能初試不同條件下存儲及維護性能復(fù)試結(jié)果對比分析容量、功率、效率充放電方式倍率維護周期擱置時間存儲SOC總結(jié)得出一種較科學(xué)的、經(jīng)濟的存儲及維護方法容量、功率、效率

3、性能初試時間：2013年3月；儲存時間：2013年3月2014年3月性能復(fù)試時間： 2014年4月樣品數(shù)量：26個A電池模塊、26個B電池模塊（共52個）試驗方案試驗方案試驗編號 溫度濕度維護周期SOC充電倍率放電倍率靜置時間充放電方式 中炬科霸1常溫60RH%20%90天50%SOC1C1C5min放充290天30%SOC1C1C5min放充390天50%SOC1C1C30min滿充放+10%4120天50%SOC1C1C5min滿充放+10%590天50%SOC0.5C1C5min滿充放690天50%SOC0.5C1C5min滿充放+10%/790天50%SOC0.5C1C5min放充89

4、0天50%SOC1C1C5min滿充放990天50%SOC2C1C5min滿充放+10%1090天50%SOC2C1C5min滿充放1190天30%SOC1C1C15min放充1290天50%SOC1C1C5min滿充放+10%1390天30%SOC1C1C5min滿充放+10%2.試驗方案：電池模塊：由6個圓柱形鎳氫電池單體串聯(lián)而成電池模塊額定容量為6Ah額定電壓7.2Vp每個試驗編號項目2個樣本p每個試驗編號項目均測試A、B兩個廠家電池，每個廠家各2個樣本通過設(shè)計13個試驗項目來對比分析總結(jié)出最佳組合存儲及維護方式2022-1-207試驗結(jié)果及分析試驗結(jié)果及分析一、充放電方式對電池性能影響

5、分析二、維護周期對電池性能影響分析三、靜置時間對電池性能影響分析四、充電倍率對電池性能影響分析五、存儲SOC對電池性能影響分析2022-1-208一、充放電方式對電池性能影響分析一、充放電方式對電池性能影響分析1.對容量影響滿充放+10%維護方式對鎳氫電池荷電保持率性能更有利注：其他條件一致（濕度：60RH%20%，維護周期：90天，存儲SOC：50%，充電倍率：1C，放電倍率：1C，靜置時間：5min）。滿充放+10%方式A，B兩個廠家鎳氫電池荷電保持率最高，但容量恢復(fù)率三種方式相當(dāng)激活更充分平均復(fù)試容量/Ah2022-1-209一、充放電方式對電池性能影響分析一、充放電方式對電池性能影響分

6、析2.對功率影響由上表可知：滿充放維護方式對鎳氫電池功率性能更有利80%SOC50%SOC20%SOC滿充放方式時A，B兩個廠家鎳氫電池鎳氫電池充放電功率衰減最小2022-1-2010一、充放電方式對電池性能影響分析一、充放電方式對電池性能影響分析3.對充放電效率影響由上表可知：滿充放維護方式對鎳氫電池效率性能更有利2022-1-2011二、維護周期對電池性能影響分析二、維護周期對電池性能影響分析注：其他測試條件相同（溫度：常溫，濕度：60RH%20%，存儲SOC：50%，充電倍率：1C，放電倍率：1C，靜置時間：5min，充放電方式：滿充放+10%）1.對容量影響90天方式時A，B兩個廠家鎳

7、氫電池荷電保持率最高，但容量恢復(fù)率2種方式相當(dāng)由上表可知：90天存儲對鎳氫電池荷電保持率性能有利平均復(fù)試容量/Ah2022-1-2012二、維護周期對電池性能影響分析二、維護周期對電池性能影響分析2.對功率影響90天方式A，B兩個廠家鎳氫電池功率衰減最小由上表可知：90天存儲對鎳氫電池功率性能有利80%SOC50%SOC20%SOC2022-1-2013二、維護周期對電池性能影響分析二、維護周期對電池性能影響分析3.對效率影響由上表可知：90天存儲比120天存儲對鎳氫電池充電效率性能略好，放電效率二者相當(dāng)2022-1-2014三、靜置時間對電池性能影響分析三、靜置時間對電池性能影響分析1.對容

8、量影響第一組（滿充放+10%）：30min/5min第一組的靜止時間分別為30min和5min，充放電方式為滿充放+10%，第二組的靜止時間分別為15min和5min，充放電方式為放充。此外，兩組實驗的存儲環(huán)境和其他存儲方式均相同，溫度：常溫，濕度：60RH%20%，維護周期：90天，存儲SOC：50%，充電倍率：1C，放電倍率：1C。第二組（放充）：15min/5min由上表可知：總體來說，30min對A、B鎳氫電池荷電保持率更好但對于同一廠家電池來說，靜置時間對荷電保持率影響較小，對容量恢復(fù)率幾乎不影響平均復(fù)試容量/Ah平均復(fù)試容量/Ah2022-1-2015三、靜置時間對電池性能影響分析

9、三、靜置時間對電池性能影響分析2.對功率影響80%SOC50%SOC20%SOC對于同一廠家電池來說，靜置時間對功率影響較小，可忽略不計由上表可知：對于同一廠家電池來說，靜置時間對鎳氫電池充放電功率幾乎不影響注：以第一組試驗為例，第二組結(jié)論類似2022-1-2016三、靜置時間對電池性能影響分析三、靜置時間對電池性能影響分析3.對效率影響第一組（滿充放+10%）：30min/5min第二組（放充）：15min/5min試驗異常點由上表可知：總體來看，對于同一廠家電池來說，靜置時間對鎳氫電池充放電效率影響較小2022-1-2017四、充電倍率對電池性能影響分析四、充電倍率對電池性能影響分析1.對

10、容量影響由上表可知： 2C充電倍率時A、B兩家鎳氫電池荷電保持率較高注：除充充電倍率不同外，存儲環(huán)境和其他存儲方式均相同，溫度：常溫，濕度：60RH%20%，維護周期：90天，存儲SOC：50%，放電倍率：1C，靜置時間：5min，充放電方式：滿充放。2C充電倍率時A、B兩家鎳氫電池荷電保持率較高，容量恢復(fù)率三種方式相當(dāng)。平均復(fù)試容量/Ah2022-1-2018四、充電倍率對電池性能影響分析四、充電倍率對電池性能影響分析2.對功率影響80%SOC50%SOC20%SOC總體來看：對于同一廠家電池，1C對電池功率影響較小由上表可知：對于同一廠家電池來說，1C倍率對鎳氫電池充放電功率影響較小202

11、2-1-2019四、充電倍率對電池性能影響分析四、充電倍率對電池性能影響分析3.對效率影響由上表可知：對于同一廠家電池來說，1C倍率對鎳氫電池充放電功率影響較小2022-1-2020五、存儲五、存儲SOCSOC對電池性能影響分析對電池性能影響分析1.對容量影響p荷電保持率方面30%SOC存儲時A廠家較高，B廠家相當(dāng)；p容量恢復(fù)率在兩種SOC下存儲相當(dāng)注：除存儲SOC不同外，存儲環(huán)境和其他存儲方式均相同，溫度：常溫，濕度：60RH%20%，維護周期：90天，充電倍率：1C，放電倍率：1C，靜置時間：5min，充放電方式：放充。由上表可知：總體來看，容量恢復(fù)率在兩種存儲SOC下相當(dāng)平均復(fù)試容量/A

12、h2022-1-2021五、存儲五、存儲SOCSOC對電池性能影響分析對電池性能影響分析2.對功率影響80%SOC50%SOC20%SOC30%SOC存儲時A、B兩家充放電功率均較好由上表可知：30%SOC對鎳氫電池充放電功率影響較小2022-1-2022五、存儲五、存儲SOCSOC對電池性能影響分析對電池性能影響分析3.對效率影響30%SOC存儲時對A充放電影響較小，而B在50%SOC下存儲時充放電效率影響略?。ɑ蛳喈?dāng)）由上表可知：總體來看，30%SOC對鎳氫電池充放電效率影響較小2022-1-2023一、總結(jié)一、總結(jié)1、滿充放+10%維護方式對鎳氫電池荷電保持率性能影響較小，滿充放維護方式對鎳氫電池功率性能 和效率性能影響較小。2、90天的維護周期最有利于