锂离子电池连续非均匀充放电热响应特性及协同控制策略研究

The thermal safety of Li-ion battery is one main obstacle for electric vehicles and large-scale energy storage applications. The heat generation characteristics and heat accumulation-release performances under continuously inhomogeneous charge-discharge process are not clear.In this project,taking the high capacity Li-ion battery as primary object，its heat responding characteristics would be analyzed with battery test equipment and calorimeter, and its heat generation rate would be explored based on experiments under the conditions of state of charge(SOC), charge-discharge current rate and operation temperature. The battery internal temperature distribution as a function of the local potential and current density distribution would be studied by numerical simulation method. One thermal prediction model would be developed, in which coupled with electrochemical method and heat transfer theory. one practical coordination control strategy would be established to cope with thermal safty of Li-ion battery energy storage system.The characteristics of this project is to explore the thermal responding characteristics of Li-ion battery at the state of continuously inhomogeneous charge and discharge, and obtain multi-parameter of coodination control strategy. The research report will provide theoretical support and design guidance for thermal safety in Li-ion battery energy storage system.

锂离子电池的热安全性是制约其应用的主要瓶颈之一。在平滑功率输出的应用中，锂离子电池长期处于连续的、变倍率电流的浅充浅放状态，电池热响应特性以及内部热量的"积聚-释放"规律尚不明确。本项目以大容量锂离子电池为研究对象，采用电池测试设备与量热仪联动的实验手段，揭示锂离子电池随荷电状态、充放电电流倍率、操作温度等参数变化的生热规律；采用数值模拟的方法，获得电池内部温度分布随局部电位、电流密度分布等的变化规律；建立耦合电分析化学和传热学的热预测模型，并以协同控制思想为指导，建立一套应对电池系统热响应特性的控制策略。本项目的特色在于，从传热学和电分析化学角度揭示锂离子电池连续浅充浅放状态下的热响应特性，基于热预测模型获得多因素的协同控制策略，为解决锂离子电池储能系统的热安全性问题提供理论支持和设计指导。

锂离子电池的热安全性是制约其应用的主要瓶颈之一。在平滑功率输出的应用中，锂离子电池长期处于连续的、变倍率电流的浅充浅放状态，电池热响应特性以及内部热量的"积聚-释放"规律尚不明确，其生热特性研究是对电池进行有效控制与管理的重要影响因素之一。.本项目以大容量锂离子电池为研究对象，采用实验手段，揭示了锂离子电池生热特性引起的温度效应对电池内阻、开路电压、可用容量等参数的关系；通过深入研究锂离子电池的内部热量的"积聚-释放"规律，划分电池热量来源，采用数值模拟的方法，获得电池内部温度分布随局部电位、电流密度分布等的变化规律构建非均匀/均匀放电下耦合电分析化学和传热学的热预测模型，重点研究添加入生热模型后对电池监控参数荷电状态SOC及能量状态SOE精准化估算的影响，并以协同控制思想为指导，加深温度生热特性在连续非均匀充放电工况下构建精准SOC及SOE监控参数的应用，建立一套主要针对电池生热特性应对电池系统热响应特性的控制策略。.本项目的特色在于，从传热学和电分析化学角度揭示锂离子电池连续浅充浅放状态下的热响应特性，基于热预测模型获得多因素的协同控制策略，为解决锂离子电池储能系统的热安全性问题及构建精准的电池状态估算提供理论支持和设计指导。