混合動(dòng)力汽車(chē)用鎳氫電池存儲(chǔ)及性能衰減研究課件

1、2022-1-201混合動(dòng)力汽車(chē)用鎳氫電池存儲(chǔ)及性能混合動(dòng)力汽車(chē)用鎳氫電池存儲(chǔ)及性能衰減研究衰減研究重慶大學(xué)汽車(chē)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(chǔ)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(jī)理二、鎳氫電池自放電機(jī)理p 自放電現(xiàn)象 當(dāng)電池處在開(kāi)路擱置時(shí)，其儲(chǔ)存能量自發(fā)被損耗的現(xiàn)象稱(chēng)為電池的自放電現(xiàn)象，又稱(chēng)電池的荷電保持能力，描述的是電池儲(chǔ)存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力

2、。從理論上來(lái)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(huì)自發(fā)進(jìn)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(lèi)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(duì)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(bǔ)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.總體思路：性能初試不同條件下存儲(chǔ)及維護(hù)性能復(fù)試結(jié)果對(duì)比分析容量、功率、效率充放電方式倍率維護(hù)周期擱置時(shí)間存儲(chǔ)SOC總結(jié)得出一種較科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)的存儲(chǔ)及維護(hù)方法容量、功率、效率

3、性能初試時(shí)間：2013年3月；儲(chǔ)存時(shí)間：2013年3月2014年3月性能復(fù)試時(shí)間： 2014年4月樣品數(shù)量：26個(gè)A電池模塊、26個(gè)B電池模塊（共52個(gè)）試驗(yàn)方案試驗(yàn)方案試驗(yàn)編號(hào) 溫度濕度維護(hù)周期SOC充電倍率放電倍率靜置時(shí)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(mǎn)充放+10%4120天50%SOC1C1C5min滿(mǎn)充放+10%590天50%SOC0.5C1C5min滿(mǎn)充放690天50%SOC0.5C1C5min滿(mǎn)充放+10%/790天50%SOC0.5C1C5min放充89

4、0天50%SOC1C1C5min滿(mǎn)充放990天50%SOC2C1C5min滿(mǎn)充放+10%1090天50%SOC2C1C5min滿(mǎn)充放1190天30%SOC1C1C15min放充1290天50%SOC1C1C5min滿(mǎn)充放+10%1390天30%SOC1C1C5min滿(mǎn)充放+10%2.試驗(yàn)方案：電池模塊：由6個(gè)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(gè)試驗(yàn)編號(hào)項(xiàng)目2個(gè)樣本p每個(gè)試驗(yàn)編號(hào)項(xiàng)目均測(cè)試A、B兩個(gè)廠家電池，每個(gè)廠家各2個(gè)樣本通過(guò)設(shè)計(jì)13個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)對(duì)比分析總結(jié)出最佳組合存儲(chǔ)及維護(hù)方式2022-1-207試驗(yàn)結(jié)果及分析試驗(yàn)結(jié)果及分析一、充放電方式對(duì)電池性能影響

5、分析二、維護(hù)周期對(duì)電池性能影響分析三、靜置時(shí)間對(duì)電池性能影響分析四、充電倍率對(duì)電池性能影響分析五、存儲(chǔ)SOC對(duì)電池性能影響分析2022-1-208一、充放電方式對(duì)電池性能影響分析一、充放電方式對(duì)電池性能影響分析1.對(duì)容量影響滿(mǎn)充放+10%維護(hù)方式對(duì)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(hù)周期：90天，存儲(chǔ)SOC：50%，充電倍率：1C，放電倍率：1C，靜置時(shí)間：5min）。滿(mǎn)充放+10%方式A，B兩個(gè)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(duì)電池性能影響分析一、充放電方式對(duì)電池性能影響分

6、析2.對(duì)功率影響由上表可知：滿(mǎn)充放維護(hù)方式對(duì)鎳氫電池功率性能更有利80%SOC50%SOC20%SOC滿(mǎn)充放方式時(shí)A，B兩個(gè)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(duì)電池性能影響分析一、充放電方式對(duì)電池性能影響分析3.對(duì)充放電效率影響由上表可知：滿(mǎn)充放維護(hù)方式對(duì)鎳氫電池效率性能更有利2022-1-2011二、維護(hù)周期對(duì)電池性能影響分析二、維護(hù)周期對(duì)電池性能影響分析注：其他測(cè)試條件相同（溫度：常溫，濕度：60RH%20%，存儲(chǔ)SOC：50%，充電倍率：1C，放電倍率：1C，靜置時(shí)間：5min，充放電方式：滿(mǎn)充放+10%）1.對(duì)容量影響90天方式時(shí)A，B兩個(gè)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(chǔ)對(duì)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(hù)周期對(duì)電池性能影響分析二、維護(hù)周期對(duì)電池性能影響分析2.對(duì)功率影響90天方式A，B兩個(gè)廠家鎳氫電池功率衰減最小由上表可知：90天存儲(chǔ)對(duì)鎳氫電池功率性能有利80%SOC50%SOC20%SOC2022-1-2013二、維護(hù)周期對(duì)電池性能影響分析二、維護(hù)周期對(duì)電池性能影響分析3.對(duì)效率影響由上表可知：90天存儲(chǔ)比120天存儲(chǔ)對(duì)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(shí)間對(duì)電池性能影響分析三、靜置時(shí)間對(duì)電池性能影響分析1.對(duì)容

8、量影響第一組（滿(mǎn)充放+10%）：30min/5min第一組的靜止時(shí)間分別為30min和5min，充放電方式為滿(mǎn)充放+10%，第二組的靜止時(shí)間分別為15min和5min，充放電方式為放充。此外，兩組實(shí)驗(yàn)的存儲(chǔ)環(huán)境和其他存儲(chǔ)方式均相同，溫度：常溫，濕度：60RH%20%，維護(hù)周期：90天，存儲(chǔ)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(lái)說(shuō)，30min對(duì)A、B鎳氫電池荷電保持率更好但對(duì)于同一廠家電池來(lái)說(shuō)，靜置時(shí)間對(duì)荷電保持率影響較小，對(duì)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(shí)間對(duì)電池性能影響分析

9、三、靜置時(shí)間對(duì)電池性能影響分析2.對(duì)功率影響80%SOC50%SOC20%SOC對(duì)于同一廠家電池來(lái)說(shuō)，靜置時(shí)間對(duì)功率影響較小，可忽略不計(jì)由上表可知：對(duì)于同一廠家電池來(lái)說(shuō)，靜置時(shí)間對(duì)鎳氫電池充放電功率幾乎不影響注：以第一組試驗(yàn)為例，第二組結(jié)論類(lèi)似2022-1-2016三、靜置時(shí)間對(duì)電池性能影響分析三、靜置時(shí)間對(duì)電池性能影響分析3.對(duì)效率影響第一組（滿(mǎn)充放+10%）：30min/5min第二組（放充）：15min/5min試驗(yàn)異常點(diǎn)由上表可知：總體來(lái)看，對(duì)于同一廠家電池來(lái)說(shuō)，靜置時(shí)間對(duì)鎳氫電池充放電效率影響較小2022-1-2017四、充電倍率對(duì)電池性能影響分析四、充電倍率對(duì)電池性能影響分析1.對(duì)

10、容量影響由上表可知： 2C充電倍率時(shí)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(chǔ)環(huán)境和其他存儲(chǔ)方式均相同，溫度：常溫，濕度：60RH%20%，維護(hù)周期：90天，存儲(chǔ)SOC：50%，放電倍率：1C，靜置時(shí)間：5min，充放電方式：滿(mǎn)充放。2C充電倍率時(shí)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(duì)電池性能影響分析四、充電倍率對(duì)電池性能影響分析2.對(duì)功率影響80%SOC50%SOC20%SOC總體來(lái)看：對(duì)于同一廠家電池，1C對(duì)電池功率影響較小由上表可知：對(duì)于同一廠家電池來(lái)說(shuō)，1C倍率對(duì)鎳氫電池充放電功率影響較小202

11、2-1-2019四、充電倍率對(duì)電池性能影響分析四、充電倍率對(duì)電池性能影響分析3.對(duì)效率影響由上表可知：對(duì)于同一廠家電池來(lái)說(shuō)，1C倍率對(duì)鎳氫電池充放電功率影響較小2022-1-2020五、存儲(chǔ)五、存儲(chǔ)SOCSOC對(duì)電池性能影響分析對(duì)電池性能影響分析1.對(duì)容量影響p荷電保持率方面30%SOC存儲(chǔ)時(shí)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(chǔ)相當(dāng)注：除存儲(chǔ)SOC不同外，存儲(chǔ)環(huán)境和其他存儲(chǔ)方式均相同，溫度：常溫，濕度：60RH%20%，維護(hù)周期：90天，充電倍率：1C，放電倍率：1C，靜置時(shí)間：5min，充放電方式：放充。由上表可知：總體來(lái)看，容量恢復(fù)率在兩種存儲(chǔ)SOC下相當(dāng)平均復(fù)試容量/A

12、h2022-1-2021五、存儲(chǔ)五、存儲(chǔ)SOCSOC對(duì)電池性能影響分析對(duì)電池性能影響分析2.對(duì)功率影響80%SOC50%SOC20%SOC30%SOC存儲(chǔ)時(shí)A、B兩家充放電功率均較好由上表可知：30%SOC對(duì)鎳氫電池充放電功率影響較小2022-1-2022五、存儲(chǔ)五、存儲(chǔ)SOCSOC對(duì)電池性能影響分析對(duì)電池性能影響分析3.對(duì)效率影響30%SOC存儲(chǔ)時(shí)對(duì)A充放電影響較小，而B(niǎo)在50%SOC下存儲(chǔ)時(shí)充放電效率影響略?。ɑ蛳喈?dāng)）由上表可知：總體來(lái)看，30%SOC對(duì)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(mǎn)充放+10%維護(hù)方式對(duì)鎳氫電池荷電保持率性能影響較小，滿(mǎn)充放維護(hù)方式對(duì)鎳氫電池功率性能 和效率性能影響較小。2、90天的維護(hù)周期最有利于