船用动力电池热行为及其过热特性分析文献综述
2020-04-14 14:52:36
在 21 世纪,随着科技的进一步发展和人们对于工作以及生活上的需求的提高,摄像机、移动电话以及笔记本电脑等便携电子设备,信息技术得到了快速的进步。这项技术革命使得人们对可充电电池有了更高的要求:续航时间的增加,而相应的体积以及重量又要越来越小。
近年来,其应用正向电动船舶动力、可再生能源储能、通讯网络备用电源、军用储备电源等大中型动力或储能设备/设施扩展,锂离子电池极有可能成为 21 世纪的主导绿色储/供能源。
电力传动系统与传统内燃机系统相比,有诸多的优点。首先是电动设备比内燃机要高效的多,因为根据热力学第二定律可知,内燃机在能量转化效率上有一个根本的上限。第二个优点是可以利用制动再生能量,安装有可充电电池的系统能够将运动产生的动能转化成电能的形式储存起来,从而增加了能量效率。而且安装电池可以使体系获得随时间变化的能量,最大化其效率,不造成丝毫能量损耗。随着在技术上取得更多的进展,锂离子电池现在已经成为电动船舶的主流选择。
然而,随着高能量密度锂离子电池的不断进步与发展,也出现了一些灾难性的危险事故,比如爆炸、起火以及热失控等。有机电解液、高温以及氧化剂的存在,在很多情况下,导致了这些非正常条件下灾难事故的发生。对于锂离子电池的成分来说,过充、外部短路、内部短路以及高温是极其危险的,最终都会触发热失控,造成十分严重的后果在纯电动船舶中,整船唯一的动力源就是动力电池组。各种电化学变化和物理变化将在动力电池充放电过程中发生,导致产生大量的热量,如果这些热量在船舶行驶过程中得不到较好的散发,将使各单体电池之间出现很大的温度差异,导致电池组的生热温度场分布不均匀,最终可能使电池组的电化学性能严重降低;同时各单体电池温度的差异性也会导致各动力电池充放电的容量出现差异,最终使电池组的使用循环寿命减少。所以当电池组使用电池组热管理系统时,电池组将工作在最佳的温度范围,从而使其性能达到最优,效率达到最高,并能排除热失控引起的安全隐患。
当电池组的工作温度超出合适温度的上下极限值时,应对电池组进行散热和加热的管理,从而使电池组的温度能在一定的范围内得到控制,使电池组各部分的温度场分布均匀。纯电动船舶上电池组热管理系统的应用是非常必要的,其原因在于:(1)当纯电动船舶动力电池组在过高或过低的环境温度中时,会降低电池的电化学性能,使电池的使用循环寿命迅速缩短;(2)电池箱内各部分的温度场长时间分布不均匀将使各电池单体性能的差异变大(3)电池组的热监控和热管理对于整船运行安全意义重大。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}基本内容:
1、查阅文献,了解动力电池热行为的概念;
2、查阅文献,对动力电池热行为产生机理进行研究;
3、对动力电池热行为进行理论建模及仿真分析;
4、对动力电池产生过热行为的因素进行分析;