電池
關(guān)注創(chuàng)建者：老干部 創(chuàng)建時(shí)間：2019-12-06
電池的視頻教程
Altair電池包解決方案系列研討會(huì)之電池單體的失效和電池包(ABD工具）
Altair電池包解決方案系列研討會(huì)之電池單體的失效和電池包(ABD工具） 1.單體電池的失效； 2.電池模組的熱失控仿真； 3.電池失效仿真示例。
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動(dòng)力電池熱管理CFD仿真進(jìn)階25講-SCDM和STAR-CCM+在動(dòng)力電池熱仿真應(yīng)用
2、ANSYS-SCDM在動(dòng)力電池仿真前處理基本操作和技巧經(jīng)驗(yàn)（電池熱仿真前處理簡(jiǎn)化的原則） 3、掌握基于Star-ccm+在動(dòng)力電池CFD仿真分析中分析流程和電池行業(yè)中仿真經(jīng)驗(yàn) 4、掌握新能源汽車(chē)行業(yè)仿真工況標(biāo)準(zhǔn)；如低溫加熱+高速行駛、常溫行車(chē)、高溫行車(chē)等，熟悉新能源汽車(chē)在不同工況下電池溫度變化情況以及對(duì)動(dòng)力電池熱管理技術(shù)設(shè)計(jì)行業(yè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。
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CATIA電池系統(tǒng)的建模、仿真和分析，從電池工程到電池組設(shè)計(jì)和驗(yàn)證
1、在模型管理和數(shù)據(jù)處理中利用內(nèi)置算法，以促進(jìn)提高工作效率 2、考慮電池組中電池塊參數(shù)的差異 3、測(cè)量溫度擴(kuò)散對(duì)電池組容量和性能的影響 4、利用內(nèi)置功能，從測(cè)量數(shù)據(jù)生成查找表參數(shù)
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電池的實(shí)例教程
但一直以來(lái)，新能源汽車(chē)的電池都是梗在準(zhǔn)車(chē)主心里的一根刺，長(zhǎng)續(xù)航、高安全性的電池難尋。目前，新能源汽車(chē)主要采用的電池有兩種：磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，那么，這兩種電池有什么區(qū)別呢？用哪種電池才是最好的選擇呢？
能量密度對(duì)比
首先來(lái)看能量密度，這是一項(xiàng)影響新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航表現(xiàn)的指數(shù)，而續(xù)航正是諸多用戶最關(guān)注的新能源車(chē)型參數(shù)之一。在這方面，磷酸鐵鋰電池電芯能量密度大概只有 140Wh/kg 左右，而三元鋰電池電芯能量密度能夠達(dá)到 240Wh/kg。也就是說(shuō)，相同重量的電池，三元鋰電池的能量密度是磷酸鐵鋰電池的 1.7 倍，三元鋰電池能夠?yàn)樾履茉雌?chē)帶來(lái)更長(zhǎng)的續(xù)航。
安全性PK
新能源汽車(chē)有一點(diǎn)讓車(chē)主談之色變，那就是自燃，每年都有不少新能源汽車(chē)自燃的事故，而很多時(shí)候，這也與電池的穩(wěn)定性有關(guān)。從這方面來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰電池是目前熱穩(wěn)定性最好的動(dòng)力電池，在安全性上相較于三元鋰電池有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池的電熱峰值高達(dá) 350℃，電池內(nèi)部的化學(xué)成分需要達(dá)到 500~600℃才會(huì)開(kāi)始分解；而三元鋰電池的熱穩(wěn)定性表現(xiàn)就很一般了，它在 300℃左右就會(huì)開(kāi)始分解。
也就是說(shuō)，如果你想要選擇一款新能源車(chē)型座駕，比較看重續(xù)航表現(xiàn)，那么搭載三元鋰電池的車(chē)型具有優(yōu)勢(shì)，如果你更看重安全性能，搭載磷酸鐵鋰電池的車(chē)型穩(wěn)定性更高。當(dāng)然，這并不意味著三元鋰電池就一定會(huì)出事故，它只是相對(duì)來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性較低，絕大部分情況下，其都不會(huì)出問(wèn)題。
展開(kāi) 不論是新能源車(chē)或儲(chǔ)能設(shè)備，最重要的關(guān)鍵零部件之一就是電池，這幾年電池行業(yè)的一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是拉高能量密度、追求更安全的方式，不論是嘗試新的正極、負(fù)極材料；或是提高鎳錳鈷（NMC）三元電池鎳的比重；也有人致力于研發(fā)不同于傳統(tǒng)鋰電池的技術(shù)，像是使用氫燃料電池的氫能源車(chē)。而固態(tài)電池（Solid-State Battery）就是被視為是下世代的電池技術(shù)。
1.什么是固態(tài)電池？
全固態(tài)電池到底是一種什么樣的技術(shù)？
如果通俗地講，全固態(tài)電池就是里面沒(méi)有氣體、沒(méi)有液體，所有材料都以固態(tài)形式存在的電池。
而考慮到現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槌Ｒ?jiàn)的電池為鋰離子電池，我們?cè)谶@里將默認(rèn)把“全固態(tài)鋰離子電池”當(dāng)做全固態(tài)電池的代表（暫時(shí)忽略全固態(tài)鋰硫等新型電池）。
一般來(lái)說(shuō)，鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、結(jié)構(gòu)殼體等部分組成，其中電解液使得電流可以在電池內(nèi)部以離子形式傳導(dǎo)。
電解液技術(shù)是鋰電池的核心技術(shù)之一，也是現(xiàn)在電池工業(yè)中利潤(rùn)很高的一個(gè)組成部分。
鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖
其中Li+（鋰離子）在內(nèi)電路中，通過(guò)電解質(zhì)（electrolyte）傳導(dǎo)
但是鋰電池用久后有的會(huì)鼓脹，而在更極端的小概率事件下，有的甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)（比如近來(lái)的扭扭車(chē)的電池爆炸事件，導(dǎo)致了相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)和電池企業(yè)遇到了全面的困難）。
另外一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的鋰離子電池的工作溫度范圍有限，在40 度以上的高溫下壽命會(huì)急劇縮短，安全性能會(huì)也出現(xiàn)很大的問(wèn)題（所以特斯拉MODEL S會(huì)有一套嚴(yán)格的電池溫控系統(tǒng)，就是為此）。
實(shí)際上，以上所說(shuō)的幾個(gè)安全方面的問(wèn)題都是與我們現(xiàn)在電池用的有機(jī)體系的電解液直接相關(guān)的。
而為了解決電池安全問(wèn)題，提高能量密度，目前科研界和工業(yè)界都在研發(fā)以及生產(chǎn)全固態(tài)電池，也就是把傳統(tǒng)的鋰離子電池的隔膜和電解液，換成固態(tài)的電解質(zhì)材料。
展開(kāi) 固態(tài)電池是什么？
要想實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)售價(jià)與燃油汽車(chē)相當(dāng)，每千瓦時(shí)電池生產(chǎn)成本要降至100美元。決定電動(dòng)車(chē)對(duì)燃油車(chē)市場(chǎng)的蠶食速度的，是電池技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)真正變革。
如今電動(dòng)汽車(chē)上所使用的大多是三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池，其中三元鋰電池能量密度相對(duì)較高，且有更好的性能。
不過(guò)，三元鋰電池也遇到了性能瓶頸，即便是特斯拉這樣的頭部電動(dòng)車(chē)企，其車(chē)上所搭載的三元鋰電池也僅有260Wh/kg的能量密度。
就算行業(yè)中能超過(guò)300Wh/kg的能量密度，這也就已經(jīng)接近天花板了，三元鋰電池想大幅度提升能量密度，很難很難了。
眼看著三元鋰電池不給力了，電池研發(fā)人員和各大企業(yè)也開(kāi)始另辟他境。于是，固態(tài)電池就成了行業(yè)內(nèi)探討最熱的話題。
在固態(tài)離子學(xué)中，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池，使用固體電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。固態(tài)電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于固態(tài)電池的功率重量比較高，未來(lái)的固態(tài)電池能量密度將比現(xiàn)在的三元鋰電池提升30%-50%左右。
固態(tài)電池具有發(fā)展的必然性。固態(tài)電池采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)替換了可燃性的有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)，大幅提升了電池系統(tǒng)的安全性，同時(shí)能夠更好適配高能量正負(fù)極并減輕系統(tǒng)重量，實(shí)現(xiàn)能量密度同步提升。在各類(lèi)新型電池體系中， 固態(tài)電池是距離產(chǎn)業(yè)化最近的下一代技術(shù)，這已成為產(chǎn)業(yè)與科學(xué)界的共識(shí)。
展開(kāi) 摘 要：
為了改善某商用車(chē)動(dòng)力電池組的散熱能力，降低電池組冷卻系統(tǒng)的能耗，提出了一種并聯(lián)非等長(zhǎng)直流道的液冷板結(jié)構(gòu)。以方形鋰離子電池組為研究對(duì)象，建立液冷式鋰離子電池組冷卻系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)液冷板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：該液冷板在滿足電池組散熱能力的同時(shí)能夠較好地控制液冷板壓降；結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的液冷板流動(dòng)阻力最大降低12.5 kPa，電池組的最高溫度和最大溫差的最大降幅分別為0.26 ℃和0.27 ℃。調(diào)整冷卻液流量和溫度能夠提升電池組散熱能力，確保電池組在合理的溫度范圍內(nèi)工作。
大力發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)是解決全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的重要措施，也將是汽車(chē)行業(yè)持續(xù)發(fā)展的方向。鋰離子電池具有高能量密度和高功率密度且無(wú)記憶效應(yīng)、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電動(dòng)汽車(chē)的首選動(dòng)力電池[1]。然而，鋰離子電池的安全性、壽命、低溫性能、充放電效率等方面存在的問(wèn)題亟待解決，溫度是影響鋰離子電池容量、充放電性能、循環(huán)壽命及安全性最為關(guān)鍵的因素[2]。電池在充放電過(guò)程中會(huì)釋放大量的熱量，使得電池溫度會(huì)急劇上升，甚至引發(fā)熱失控[3] ；低溫下電池在充電過(guò)程中鋰離子遷移困難會(huì)引發(fā)金屬鋰枝晶反應(yīng)，易刺穿電池內(nèi)部隔膜引發(fā)電池內(nèi)短路，存在安全隱患[4-6]。另外，電池的溫度過(guò)高和過(guò)低都會(huì)加速電池的老化過(guò)程，這就要求電池工作溫度保持在20 ~ 45 ℃，電池模組間的溫差應(yīng)該控制在5 ℃以內(nèi)。
電池在工作過(guò)程中出現(xiàn)高溫的情況需要冷卻系統(tǒng)進(jìn)行有效散熱，最常見(jiàn)的冷卻方式有空氣冷卻和液體冷卻。空氣冷卻散熱系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、能耗少、易于安裝維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但是存在對(duì)流換熱系數(shù)小、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、散熱能力低等缺點(diǎn)，主要用于早期電池容量小的純電動(dòng)汽車(chē)或某些混合動(dòng)力車(chē)型。
展開(kāi) 1引言
電動(dòng)汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程要依靠大量電池進(jìn)行動(dòng)力支撐，為電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力組合電池被稱(chēng)為動(dòng)力電池，動(dòng)力電池通常是將許多單獨(dú)電池進(jìn)行組合，經(jīng)過(guò)串聯(lián)手法形成的大型電源供應(yīng)裝置，在日常生活中，最為常見(jiàn)的動(dòng)力電池通常是由280個(gè)電壓在1.2V的單獨(dú)氫電池構(gòu)成，其內(nèi)部電量容積為336V。在使用動(dòng)力電池的過(guò)程中，由于內(nèi)部組合電池存在差異性，并且對(duì)外界反應(yīng)程度不統(tǒng)一，因此在使用過(guò)程隨著使用時(shí)間的增加，會(huì)導(dǎo)致組合電池之間的差異性更加顯著，不能在進(jìn)行高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至還會(huì)對(duì)周?chē)?em>電池造成損壞。在電量耗光后如果不對(duì)其中性能較差的電池進(jìn)行更換或維修，就會(huì)導(dǎo)致該種電池繼續(xù)存在于動(dòng)力電池中，嚴(yán)重危害整體電池的使用周期，還可能會(huì)在使用過(guò)程中內(nèi)部溫度的升高作用下，產(chǎn)生大量的熱能使得電池爆炸，造成安全事故的發(fā)生。因此進(jìn)行均衡方式對(duì)動(dòng)力電池的差異進(jìn)行應(yīng)對(duì)就顯得十分重要。
2均衡方法
在動(dòng)力電池中要探查組合電池的差異，首先要對(duì)電池進(jìn)行荷電狀況的檢查，電池荷電狀況時(shí)電池功能差異的體現(xiàn)，也是進(jìn)行均衡處理最為高效的途徑。但在對(duì)電池的荷電狀況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，荷電狀況會(huì)隨著周?chē)h(huán)境的溫度、電池放電速率以及復(fù)合次數(shù)影響，所得出的數(shù)值與實(shí)際存在較大出入。并且要進(jìn)行每一個(gè)動(dòng)力電池的荷電狀況檢測(cè)，工作量較大，進(jìn)行電池檢測(cè)、維修、更換的成本較高，缺乏實(shí)用性。針對(duì)上述情況，應(yīng)當(dāng)引入均衡技術(shù)進(jìn)行動(dòng)力電池檢測(cè)，能夠大幅度優(yōu)化檢測(cè)流程。電池內(nèi)部存在的均衡電壓能夠在一定程度上壓制電池的荷電狀況，使用分類(lèi)均衡能夠有效提高進(jìn)行電池均衡的效率，并且減少了成本投入。
2.1集中均衡方法
集中均衡就是將動(dòng)力電池內(nèi)部的所有電池的均衡電路設(shè)置在一個(gè)均衡裝置中，其均衡框架示意如下圖1所示。
展開(kāi) 
電池的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
電池箱，模塊，電池電池水系電池鎂電池紙電池電池濫用 電池電池結(jié)構(gòu)電池結(jié)構(gòu)電池結(jié)構(gòu)仿真電池電池結(jié)構(gòu)仿真電電池結(jié)構(gòu)電池結(jié)構(gòu)仿真電池電池結(jié)構(gòu)電池結(jié)構(gòu)電池結(jié)構(gòu)仿電池結(jié)構(gòu)電池結(jié)構(gòu)電池結(jié)構(gòu)仿真電池電池結(jié)構(gòu)仿真鋰電池鋰電池力學(xué)電池力學(xué)電池udfudf電池udfai電池?zé)峁芾韋luenudf內(nèi)熱源電池udfudf電池udfai電池?zé)峁?/a>
電池的最新內(nèi)容
急需明晰電池電解液沸騰吸熱原理，建立考慮電解液沸騰吸熱的熱安全模型，以指導(dǎo)電池安全設(shè)計(jì)。
使用工具：Ansys Fluent
最終成果
圖3. 模型與實(shí)驗(yàn)對(duì)標(biāo)；(a) 電池溫度對(duì)標(biāo)；(b) 反應(yīng)與質(zhì)量對(duì)比
機(jī)理：LFP電池泄壓降溫是：定容過(guò)程下的過(guò)熱電解液在定壓狀態(tài)下發(fā)生了沸騰與蒸發(fā)導(dǎo)致；
模型：提出了電池內(nèi)壓-溫度實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式以及電解液沸騰蒸發(fā)吸熱方程。
1.【2024年二等獎(jiǎng)】鄺男男 | 中汽研(天津)汽車(chē)工程研究院有限公司，碰撞工況下動(dòng)力電池系統(tǒng)多物理場(chǎng)耦合仿真研究：使用LS-DYNA所構(gòu)建的電池系統(tǒng)多物理場(chǎng)耦合仿真模型，與傳統(tǒng)的電池系統(tǒng)力學(xué)模型相比，能夠模擬電池系統(tǒng)受到擠壓碰撞后的溫度、電壓變化趨勢(shì)，可從多角度評(píng)估電池系統(tǒng)安全特征，屬于國(guó)內(nèi)首次具有較為完整的將多物理場(chǎng)電池擠壓用在整車(chē)碰撞級(jí)別的應(yīng)用。
在2026 R1 新版本中，結(jié)構(gòu)系列產(chǎn)品在效率、精度與工程可信度方面進(jìn)一步增強(qiáng)：Mechanical 帶來(lái)更高效的網(wǎng)格變形與 GPU 感知資源預(yù)測(cè)能力，LS-DYNA 強(qiáng)化電池熱仿真與多物理場(chǎng)分析，Motion 提升系統(tǒng)級(jí)動(dòng)力學(xué)性能，而 Sherlock、Forming 等工具也在電子可靠性與成形分析領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面升級(jí)。
基于Ansys Mechanical、Fluent、Discovery，講解方程式賽車(chē)結(jié)構(gòu)與熱流體核心仿真，包括剛度、拓?fù)鋬?yōu)化、疲勞、碰撞；電池散熱、電機(jī)散熱，電化學(xué)分析等；2. 建立從概念驗(yàn)證、方案對(duì)比到詳細(xì)分析的完整仿真思路，提升問(wèn)題定位與設(shè)計(jì)優(yōu)化能力；3. 將仿真嵌入賽車(chē)研發(fā)流程，實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，提升性能、縮短周期、提高研發(fā)效率。
支持CAN/RS485通信，可將充電狀態(tài)、電池健康度、故障代碼實(shí)時(shí)上傳至巡檢管理平臺(tái)。當(dāng)機(jī)器人返艙充電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄充電數(shù)據(jù)，為運(yùn)維人員提供電池壽命預(yù)測(cè)和故障預(yù)警。
四、典型應(yīng)用場(chǎng)景
場(chǎng)景一：煤礦井下吊軌巡檢機(jī)器人
某大型煤礦在輸煤廊道部署了吊軌式巡檢機(jī)器人，用于監(jiān)測(cè)皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。原采用拖纜供電，電纜磨損頻繁、故障率高。
行業(yè)適配性強(qiáng)，工程價(jià)值顯著
· 全行業(yè)覆蓋：汽車(chē)（懸架、電池包、整車(chē)動(dòng)力學(xué)）、航空航天（起落架、衛(wèi)星展開(kāi)機(jī)構(gòu)）、重型機(jī)械（挖掘機(jī)、起重機(jī)）、新能源（風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能）、醫(yī)療器械等領(lǐng)域均有成熟解決方案。
充電設(shè)施、線束線纜、整車(chē)熱管理（乘用車(chē)+商用車(chē)）、電池熱管理、空調(diào)熱管理、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)熱管理等等新能源汽車(chē)熱管理領(lǐng)域。
展出范圍：
工業(yè)機(jī)器人智能裝備 · 冶金鑄造及金屬加工
工業(yè)機(jī)械設(shè)備零部件 · 五金工具及機(jī)電產(chǎn)品
傳動(dòng)控制及軸承彈簧 · 電機(jī)變壓器線纜線圈
制冷暖通及泵閥管道 · 磨料磨具及磨削技術(shù)
儀器儀表及測(cè)量技術(shù) · 印包橡塑及物流倉(cāng)儲(chǔ)
電力新能源電池儲(chǔ)能 · 電動(dòng)車(chē)及充換電技術(shù)
工業(yè)環(huán)保清潔及勞保 · 新材料/3D打印增材
參展主題：
電子元器件: 半導(dǎo)體 、 電子顯示器件 、模塊 、 電路板 、 電線電 纜 、功能器件(蜂鳴器 、磁頭 、微電機(jī) 、傳感器等) 、無(wú)源元件 (電阻 、電容 、變壓器 、晶體等) 、連接器件(連接器/開(kāi)關(guān)/繼電 器等) 、磁性材料 、工業(yè)設(shè)備 、電池和材料 、其它電子元器件相 關(guān)產(chǎn)品等。
展出范圍
半導(dǎo)體材料：硅片及硅基材料、硅晶圓、硅晶片、單晶硅、硅片、鍺硅材料、S01材料、太陽(yáng)能電池用硅材料及化合物半導(dǎo)體材料、石英制品、石墨制品、防靜電材料、光刻膠及其配套試劑、晶圓膠帶、光掩膜版、電子氣體、特種化學(xué)氣體、CMP拋光材料、封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、封測(cè)材料等。
