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登錄電池性能仿真的案例
【STAR-CCM+電池冷卻】基于直流道液冷板的動力電池冷卻性能仿真
電池組是由9 個電池模組(從左至右電池模組1 到電池模組9)組成,每個電池模組單元共有10 個磷酸鐵鋰單體電池,圖1 為簡化的電池包幾何模型。
液冷板是間接接觸式液冷系統的重要部件,一般安裝于電池包底部,通過與電池單體的大面積接觸吸收電池單體產生的熱量,液冷板吸收的熱量再通過液冷板流道內的冷卻液將熱量帶走。因此,合理的液冷板結構對電池組的散熱性能有著至關重要的作用。優化前的模型1為等長直流道液冷板,作者前期研究分析表明,該型冷板存在外側流道冷卻液流量明顯大于內側冷卻液流量,各流道流量分配不均勻的弊端,導致液冷板溫度分布不均勻,如圖5a 所示,進而使得電池組散熱不均勻。優化后的模型2 為V 型非等長直流道,最外側流道最長,最內側流道最短,綜合考慮了冷卻液流動改善效果和液冷板加工工藝的可行性, 選擇相鄰流道相差10 mm 的模型,圖2 為液冷板結構示意圖。
2.2 計算域網格劃分
在計算流體仿真過程中,網格的精度對計算結果和收斂性影響較大,該模型流道區域結構較為復雜。在STAR-CCM+ 軟件中對導入的幾何模型進行表面修復且檢查無表面問題后,采用多面體網格生成器對計算域進行網格劃分,電池模組、殼體區域設置較大的網格尺寸,對流體區域設置較小的網格尺寸并設置一定厚度的邊界層網格,使計算更加準確,計算域網格劃分如圖3 所示。
2.3 模型邊界條件設定及網格無關性驗證
用STAR-CCM+ 軟件對液冷式電池熱管理系統進行仿真計算時,對仿真模型做出如下假設:
1) 電池組產熱仿真過程中,只考慮熱傳遞和熱對流,輻射換熱量極小,忽略熱輻射對電池組散熱的影響;
2) 電池內部物質均勻一致,且工作時恒定不變;
3) 電池充放電時,電池組內部產熱均勻一致。
展開 性能出眾,先進研發丨《ANSYS電池包行業結構仿真解決方案》現已開放領取
動力電池開發中面臨的問題
2. 新能源電池結構仿真類別
3. 新能源電池結構仿真解決方案
3.1 新能源動力電池整包自重分析
3.2新能源汽車動力電池模組強度分析
3.3新能源汽車動力電池單體強度分析
3.4新能源汽車動力電池pack振動性能仿真
3.5新能源電池包機械沖擊仿真
3.6 新能源汽車動力電池單體跌落仿真
3.7 新能源電池包跌落仿真
3.8 基于Mechanical的新能源動力電池整包擠壓計算
3.9 新能源動力電池包PSD隨機振動及疲勞壽命計算
4. 電池包行業結構仿真分析案例
4.1 ANSYS解決方案的特點
4.2 電池包模型,材料,與網格
4.3 電池包邊界條件和求解
4.4 電池包案例分析
4.4.1 模型處理
4.4.2 網格劃分
4.4.3連接設置
4.4.4 跌落求解設置
4.5 結果分析
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展開 【5月24-27日 北京】新能源系統電池結構與熱分析工程項目案例專題
學習并掌握行業標準中的相關測試內容及對應的仿真分析方法以及評價標準。
2、針對新能源汽車行業中的動力鋰電池熱管理性能進行仿真分析,學習并掌握不同工況下的電池包瞬態熱仿真,掌握電池包的流場及溫度場仿真,并能夠進行電池熱管理系統匹配分析。
3、針對儲能系統中的鋰電池結構安全性能進行仿真,依據UN38.3鋰電池貨物運輸標準和公路運輸標準進行電池包、電池機架進行振動和機械沖擊性能等仿真,并對儲能系統集裝箱進行吊裝及跌落仿真。學習并掌握行業標準中的相關測試內容及對應的仿真分析方法以及評價標準。
4、針對儲能系統中鋰電池熱性能進行仿真,學習并掌握不同工況下電池包的流場和溫度場仿真,并掌握儲能系統流場及溫度場仿真。
5、通過豐富的分析案例介紹,掌握新能源汽車行業以及儲能行業中的鋰電池結構性能仿真和熱性能仿真技術。能根據行業標準和企業標準構建新能源系統中鋰電池的仿真體系和仿真標準
本質問題與差異化
1、工程案例積累:專注CAE仿真計算,有大量的工程案例
2、關注計算結果:把仿真分析結果運用到產品中是的核心理念
3、師資與專屬權:7000多學員反饋、提煉的精選內容與實例,形成的版權課程體系
4、問題響應參與:自主師資與合伙人模式,可直接對接客戶問題,即時做出響應
5、效果保障措施:所有學員由提供高配筆記本、模型、電子資料、操作軟件
主講專家
12年專注CAE技術工程應用方法,為客戶提供系統的產品質量提升和優化的技術方案,具備上百例的工程問題解決經驗,熟悉CAE技術應用過程中的難點與關鍵點,團隊提供有價值的CAE技術服務。
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統性能研究-STARCCM+
3、基于液體熱管理系統仿真分析
3.1、液體熱管理系統流場仿真分析
使用CFD軟件對液體熱管理系統流場進行仿真分析,當冷卻液流量為12L/min時,系統冷板及管路的仿真壓力云圖和速度云圖如圖3和圖4所示。分析結果表明,冷卻液進出口壓差為51kPa較為合理,整個流場流速分布均勻,符合設計要求。
3.2、快充冷卻性能仿真
設定快充冷卻過程仿真分析邊界條件及初始條件:環境溫度40℃,冷卻液流量12L/min,進水溫度15℃,快充倍率1.5C,發熱功率1978W,快充30min后充電倍率跳轉至0.3C,發熱功率為828W。仿真結果如圖5所示。整個充電過程最高溫度44.5℃,充電結束時,上極柱最高溫度為31℃,下極柱最低溫度為23℃,溫差8℃。
3.3放電冷卻性能仿真
設定放電冷卻過程仿真分析邊界和初始條件:環境溫度40℃,冷卻液流量12L/min,進水溫度15℃,放電倍率1C,發熱功率1407W。仿真結果如圖6所示。整個放電過程電池最高溫度42℃,放電結束時,上極柱最高溫度為34℃,下極柱最低溫度為25℃,溫差9℃。
3.4加熱性能仿真
設定低溫加熱過程仿真分析邊界條件:環境溫度-20℃,冷卻液流量12L/min,進水溫度35℃,當最低溫度達到15℃后停止加熱。仿真結果如圖7所示。整個過程電池最高溫度30℃,充電結束時,上極柱最高溫度為23.5℃,下極柱最低溫度為15℃,溫差8.5℃。
4、實驗驗證
4.1、實驗條件和實驗設備
(1)實驗條件(環境溫度、濕度、壓強等)實驗過程環境溫度-30~40℃,濕度30%~50%,壓強101.325kPa。
展開 
電動汽車電池包箱體保溫性能研究與優化
保溫性能標準為:4小時內電芯的平均溫度變化率<2℃/h。
根據是否增加箱體隔熱保溫材料,提出兩種方案見表2。并根據不同的方案的仿真分析結果進行優化設計。
綜合考慮生產成本與保溫性能,方案二初步選擇海綿橡膠作為電池包的保溫材料,厚度為5mm。
3.2 電池包箱體保溫性能仿真計算結果
對鋼制與鋁制電池包箱體模型進行穩態計算,如圖6所示,可以得出結論為:電池包下箱體為主要的傳熱部件,通過增加海綿橡膠后隔熱保溫性能會有提升。
對鋼制與鋁制電池包箱體模型進行瞬態計算,得出其不同工況下不同方案的溫度變化,如圖所示。
3.3 鋼制與鋁制電池包隔熱保溫性能差異性研究
3.3.1 保溫性能對比
對電池包的瞬態仿真結果進行整理可以得出:鋼制與鋁制電池包夏季工況隔熱性能對比(表3)、鋼制與鋁制電池包冬季工況保溫性能對比(表4)。
對上述數據進行比較分析可以得出:
(1)電池包在夏季工況下的隔熱保溫想能優于冬季工況。
(2)鋁制電池包的隔熱保溫性能優于鋼制電池包。
(3)電池包在增加保溫材料后隔熱保溫性能會有提升。
(4)鋼制電池包在夏季和冬季工況下兩種方案均不滿足設計要求。
3.3.2 隔熱保溫性能差異性研究
根據穩態仿真結果分析,電池包的下箱體為主要的散熱部件,所以主要對電池包下箱體進行研究。
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統性能研究-STARCCM+
3、基于液體熱管理系統仿真分析
3.1、液體熱管理系統流場仿真分析
使用CFD軟件對液體熱管理系統流場進行仿真分析,當冷卻液流量為12L/min時,系統冷板及管路的仿真壓力云圖和速度云圖如圖3和圖4所示。分析結果表明,冷卻液進出口壓差為51kPa較為合理,整個流場流速分布均勻,符合設計要求。
3.2、快充冷卻性能仿真
設定快充冷卻過程仿真分析邊界條件及初始條件:環境溫度40℃,冷卻液流量12L/min,進水溫度15℃,快充倍率1.5C,發熱功率1978W,快充30min后充電倍率跳轉至0.3C,發熱功率為828W。仿真結果如圖5所示。整個充電過程最高溫度44.5℃,充電結束時,上極柱最高溫度為31℃,下極柱最低溫度為23℃,溫差8℃。
3.3放電冷卻性能仿真
設定放電冷卻過程仿真分析邊界和初始條件:環境溫度40℃,冷卻液流量12L/min,進水溫度15℃,放電倍率1C,發熱功率1407W。仿真結果如圖6所示。整個放電過程電池最高溫度42℃,放電結束時,上極柱最高溫度為34℃,下極柱最低溫度為25℃,溫差9℃。
3.4加熱性能仿真
設定低溫加熱過程仿真分析邊界條件:環境溫度-20℃,冷卻液流量12L/min,進水溫度35℃,當最低溫度達到15℃后停止加熱。仿真結果如圖7所示。整個過程電池最高溫度30℃,充電結束時,上極柱最高溫度為23.5℃,下極柱最低溫度為15℃,溫差8.5℃。
4、實驗驗證
4.1、實驗條件和實驗設備
(1)實驗條件(環境溫度、濕度、壓強等)實驗過程環境溫度-30~40℃,濕度30%~50%,壓強101.325kPa。
展開 基于扁平熱管的電池熱管理系統耦合模型與熱電性能分析
動力電池是決定電動汽車整體性能的關鍵部件之一,近年來,鋰離子電池以其功率密度高、自放電率低、制造成本不斷降低等優點得以大力推廣。然而,不合適的工作溫度和不均勻的溫度分布會導致動力電池性能下降和壽命縮短,這也為電動汽車的發展帶來了挑戰。因此,采用適當的電池熱管理系統(BTMS)十分重要。
一般來說,BTMS的分類主要基于系統內采用的工作介質,包括風冷、液冷、熱管、相變材料(PCM)等。風冷具有結構簡單、維護成本低、輕量化設計和增強安全性等優點。然而,它的傳熱能力有限,特別是對于大型或高放電倍率的電池組,可能導致電池溫度升高或電池單元之間的溫差不均勻。液冷是電動汽車中最流行的 BTMS 方法,具有更高的傳熱系數,盡管如此,它也存在結構復雜、系統重量增加和泄漏風險等缺點。相變材料, 基于固-液相變原理,有效吸收電池產生的熱量,并隨后與其他冷卻方法相結合將其消散,從而對實現電池溫度均勻性產生顯著影響,但PCM也會遇到與體積變化和低導熱率相關的挑戰。綜合考量下,扁平熱管(FHP)具有輕質結構和高導熱率,在BTMS領域受到越來越多的關注。
02
成果掠影
近期,清華大學張揚軍教授團隊和重慶大學謝翌教授團隊提出了一種基于 FHP 的 BTMS 配置,考慮FHP工質的蒸氣流效應,建立了FHP與電池的耦合模型,可以實時計算電池電化學參數、電池生熱率、FHP傳熱等。研究團隊通過實驗驗證了耦合模型,隨后,對不同放電條件下的電池熱電性能進行仿真模擬,分析電池電化學參數與放電倍率之間的關系。結果表明,3C倍率放電下,電池最高溫度可限制在50℃以下,最大溫差可保持在2.26℃以下。
展開 鋰電池極片設計基礎、常見缺陷和對電池性能的影響
三、極片表面缺陷對電池性能的影響
(1)對電池倍率容量和庫倫效率的影響
圖7是團聚體和針孔對電池倍率容量和庫倫效率的影響曲線,團聚體居然能夠提高電池容量,但是會降低庫倫效率。針孔降低電池容量和庫倫效率,而且高倍率下庫倫效率下降幅度大。
圖 7 正極團聚體和針孔對電池倍率容量和庫倫效率的影響
圖8是不均勻涂層、以及金屬異物Co和Al對電池倍率容量和庫倫效率的影響曲線,不均勻涂層降低電池單位質量容量10%-20%,但是整個電池容量下降了60%,這說明極片中活物質量明顯減少了。金屬Co異物降低容量和庫倫效率,甚至在2C和5C高倍率下,完全沒有容量發揮,這可能是由于金屬Co在電化學反應中形成合金阻礙了脫鋰和嵌鋰,也可能是金屬顆粒堵塞了隔膜孔隙造成微短路。
圖8 正極不均勻涂層、以及金屬異物Co和Al對電池倍率容量和庫倫效率的影響
正極極片缺陷小結:
正極極片涂層中的團聚體降低電池的庫侖效率。
正極涂層的針孔降低庫侖效率,導致差的倍率性能,特別是在高電流密度。
非均勻涂層顯示出較差的倍率性能。
金屬顆粒污染物可能會導致微短路,因此可能大大降低電池容量。
圖9 是負極漏箔條紋對電池倍率容量和庫倫效率的影響,負極出現漏箔時明顯降低電池的容量,但是克容量減小不明顯,對庫倫效率影響也而不大。
展開 FEV采用“電池到模塊”方法 推出創新型高性能電池系統
氣體流經T骨內部的冷卻通道,使電池電芯的側面和底部得到冷卻。
結構部件中冷卻系統的功能集成優化了電池的空間要求和重量。此外,創新型母線冷卻系統通過針對性管理“熱點”的電芯溫度,從而提供最大的功率密度。
一站式商店——從設計到組裝
FEV遵循“為制造而設計”的方法,并將其電池組裝和電池測試團隊中經驗豐富的員工整合到概念和設計開發團隊中。在德國亞琛附近的阿爾斯多夫,FEV有一個高度靈活的電池組裝工廠,面積為1,400平方米,電池年產量高達1,000塊。在該工廠,產品組合范圍可覆蓋單個創新原型和概念電池到大量開發樣品和大批量小系列電池,可用于小型48V混動電池,以及純電動汽車大型地板下的800V電池。這些經驗可直接幫助FEV開發電池。即使在早期設計階段,電池組裝專家也會加入開發團隊,并關閉“開發圈”。
整合電池測試團隊的經驗同樣重要。FEV全新eDLP位于德國萊比錫附近,是世界上最大的高壓電池、電動動力總成和其他非電氣部件的開發和測試中心。在該中心,FEV提供了約70個場地用于性能、耐久性和濫用等測試,總面積為42,000 平方米(約452,100平方英尺),其中有15個場地涵蓋了所有常見的環境測試,共占地約2,500平方米(約26,910平方英尺)。
Pischinger教授表示:“客戶非常欣賞FEV,因為他們可完全從單一來源獲得開發服務,包括開發和設計、組裝、車輛集成、調試和校準、組件測試以及完整的電池系統?!?-END-
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展開 ANSYS電池包行業結構仿真解決方案
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目前動力電池開發中面臨的問題:
? 性能(能量密度及功率密度)
? 耐用性和使用壽命(考慮在不同環境和使用周期)
? 安全性(考慮惡劣環境)
? 費用成本
? 復雜的多尺度、多物理場系統
? 快速發展的材料和設計理念
? 現有軟件工具局限性
目錄
1. 動力電池開發中面臨的問題
2. 新能源電池結構仿真類別
3. 新能源電池結構仿真解決方案
3.1 新能源動力電池整包自重分析
3.2新能源汽車動力電池模組強度分析
3.3新能源汽車動力電池單體強度分析
3.4新能源汽車動力電池pack振動性能仿真
3.5新能源電池包機械沖擊仿真
3.6 新能源汽車動力電池單體跌落仿真
3.7 新能源電池包跌落仿真
3.8 基于Mechanical的新能源動力電池整包擠壓計算
3.9 新能源動力電池包PSD隨機振動及疲勞壽命計算
4. 電池包行業結構仿真分析案例
4.1 ANSYS解決方案的特點
4.2 電池包模型,材料,與網格
4.3 電池包邊界條件和求解
4.4 電池包案例分析
4.5 結果分析
以下內容截取自該篇資料
新能源動力電池整包自重分析
輸入條件:電池包整包的3D分析模型,材料力學屬性,標準重力加速度及安裝孔固定約束。
仿真流程:
? 目的:研究電池包在自重作用下的強度。
? 載荷:標準的重力加速度。
? 邊界條件:電池底部安裝孔固定。
結果與效果:
? 電池重量大的地方位移就大,圖中右下角模組位移最大0.1mm。
展開 SLAC發現:電池材料在極冷環境中出現裂紋 影響電池性能
蓋世汽車訊 眾所周知,鋰離子電池在寒冷天氣中表現不佳。這會對一些重要應用產生影響,如在威斯康星州的冬天啟動一輛電動汽車,以及在火星上操控無人機。據外媒報道,美國能源部SLAC國家加速器實驗室(Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory)發現這一問題中存在被忽視的方面:在零攝氏度以下的環境中儲存鋰離子電池,電池中的某些部分會出現裂紋,并與周圍材料分離,從而降低電存儲容量。
(圖片來源:SLAC)
SLAC研究人員Yijin Liu和Jizhou Li觀察正極在寒冷天氣下的性能,并發現了這一點。當電池運行時,電子會流入正極部分。初始研究發現,比起在較暖環境中儲存的電池,在零攝氏度以下儲存正極,會導致電池在充電100次后失去5%以上的容量。
為了解其中原因,研究人員將斯坦福同步加速器輻射光源的X射線分析方法和Li過去幾年一直在研究的機器學習技術結合起來。通過這種組合,可以識別單個正極粒子。這意味著該團隊可以同時研究數千個粒子,而用眼睛僅僅能識別少數粒子。
總體而言,通過這些方法,可以看到低溫正在使正極內的肉丸狀顆粒收縮,并在這一過程中使其破裂,或者加重現有裂紋。而且,由于材料在應對溫度變化時的膨脹和收縮方式也不同,極端的寒冷也會使正極與周圍的材料分離。
研究結果指出了一些可能的解決辦法。通過尋找能夠更好地適應溫度的材料,科學家們可以解決材料分離問題。由于所有的電池都會熱脹冷縮,這對其他電池也將有所幫助。
展開 
美國突破電池性能限制:讓電池在-40℃的環境中也能工作
雖然鋰離子電池運用廣泛,但是有一個小小的缺點,在低溫環境中,狀態會呈現波動情況。
近日,美國西北太平洋國家實驗室(PAcific Northwest National Laboratory)研究小組發現,通過調整電解液中不同添加劑的體積,他們可以開發出在- 40℃到60℃的溫度下仍能保持良好性能的鋰離子電池。
這項工作集中在五種電解質添加劑的不同組合的使用。從中發現了有三種化合物添加劑可形成最佳組合,這一組合在- 40℃時可以提高放電性能,在60℃時能略微改善循環的穩定性。在25℃時,電池在1000次循環后能夠保持85 %以上的容量。該研究小組在《美國化學學會應用材料與界面》雜志上發表的一篇論文中描述了這種方法,該論文構建了堅固的電極/電解質界面,使鋰離子電池能夠在溫度上應用廣泛。
玻璃纖維展會https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16020.html
性能的提高歸功于電解質添加劑在陽極和陰極表面形成保護層的方式,這種方式有助于防止電解液在運行過程中降解,而用熔點范圍更廣的材料制作的這種保護層,有助于提高電池的溫度范圍。
鋰電池以及大多數其他類型的電池在寒冷的環境中會喪失性能和容量。雖然電動汽車或儲能電池需要在零下40℃工作的情況并不多見,但在一般常見的溫度下,擴大電池的整體溫度范圍也有利于提高電池的性能。
該團隊的實驗集中在基于鎳鈷鋁陽極和石墨陰極的囊細胞上,這種化學成分受到特斯拉和其他電池制造商的青睞。但是目前還不清楚,同樣的添加劑是否可以用于改善其他流行的電池化學成分的性能,如磷酸鐵鋰(LFP)或鎳鈷錳酸鋰(NMC)。
轉載聲明
本文內容轉載于汽車材料網,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網站贊同其觀點和對其真實性負責。
展開 基于鋰電池冷空氣通道的相變材料被動電池熱管理系統的熱性能增強
在替代傳統車輛內燃機的現有選擇中,電力驅動的動力總成,包括電動機和機電電池似乎是最有前途的。
電池熱管理系統分為有源 TMS、無源 TMS 和混合 TMS。被動熱管理系統,如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統,可以在不消耗任何能量的情況下控制電池溫度。然而,它們的冷卻能力有限,這意味著它們的可靠性不能滿足汽車傳熱工程師的要求。另一方面,利用主動式 TMS 可以達到更大的冷卻能力,但要達到這一目的,需要消耗大量能量。此外,創建均勻的溫度分布被認為是對這些 TMS 的大膽挑戰。在混合動力電池熱管理系統中,結合了主動和被動TMS的優點,并試圖盡可能地由另一方的角色來彌補缺點,然而,當前對這種電池熱管理系統的研究很少。
02
成果掠影
近期,伊朗科技大學汽車工程學院G.R. Molaeimanesh團隊研究出一種混合動力電池熱管理系統(BTMS),基于相變材料的主動熱管理系統(TMS)和被動TMS的組合(PCM) 將電池溫度保持在合適的范圍內,同時與被動 TMS 相比具有更好的冷卻效果,并且使用比主動 TMS 更少的能量。在整個研究中,該團隊對具有三種不同冷卻管道結構和三種不同冷氣流壓力差的九個案例進行了模擬和研究。結果表明,即使在最壞的情況下,溫度的升高也是安全的、可接受的,并且對于熱管理考慮來說足夠平穩。電池的最高溫度從未超過 314 K,顯示出所提出的混合 BTMS 的完美能力。此外,人們可以注意到入口空氣越強大流或通過 PCM 體積的冷卻管道越長,電池表面溫度越低。此外,在所有模擬情況下,電池模塊內電池的最大溫差不超過 1.6 °C,證明了所提出的混合 BTMS 在電池組內創造均勻溫度分布方面的出色能力。
展開 如何提高電池性能-帥福得公司設計高能負極電池實例講解
本次為大家介紹采用基于模型的開發策略來提高電池性能,用實例帶大家了解帥福得公司從電極到系統,如何設計高能負極電池。
媒體和相關政府部門不斷催促電動化,迫使行業領導者為了立足而積極應對。此外,電池設計和性能是電氣設備開發的核心所在。功率、能量密度、安全性、老化問題和成本,所有這些電池設計選擇都可能影響企業在不斷變化的市場環境中的地位。
此演示文稿將闡述集成基于模型的開發策略的益處,也就是從電極組件到系統級別的仿真使用,以及此仿真功能如何支持工程師定義電池要求、進行正確的硬件和軟件設計決策、提前分析可能的組件集成問題并預測系統最終性能。
帥福得公司的菲利普·德斯普雷斯將通過演示 Simcenter Battery Design Studio 的使用以虛擬預測電池性能并驗證技術選擇,深入介紹電池建模功能。
談論要點包括:
? 專用于電池設計的 Simcenter 產品組合仿真功能
? 電池建模、設計優化和系統性能的技術影響
? 多物理場系統交互建模:電化學、熱量管理、控制等。
Philippe Desprez
固態項目仿真專家, Saft
菲利普·德斯普雷斯博士特別擅長電池管理和電化學,主要負責帥福得公司基于模型的學科。自 1997 年加入公司以來,他一直致力于將帥福得解決方案中 CAE 的使用提升為一種適用于從電池設計到電池組設計和管理的高價值工具。這也助推了大量鋰電池和電池組產品組合的開發,廣泛覆蓋了電網和移動出行之類行業應用。菲利普博士獲得了南希化學工程學院工程博士學位。
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展開 電池材料公司推"雙電解質"架構 顯著提升電池性能
(圖片來源:24M官網)
蓋世汽車訊 據外媒報道,電池材料初創公司24M宣布,已研發出一個“雙電解質”架構,能夠顯著提升電動汽車的電池性能。
改進鋰離子電池引發了類似于“打地鼠”(whack-a-mole)的效應,提高了電池中的一種屬性(如能量密度),就可能會破壞另一種運行特性(如循環壽命)。
但是24M研發的雙電解質可能可以改變此類情況,該架構可讓不同的電解質分別置于電池陰陽極兩側,如此一來,電池設計師就不必讓一種電解質為兩側服務,從而使得24M可以獨立地優化兩種電解質。
長期來看,該技術可讓金屬鋰離子電池成為現實,金屬鋰離子電池中的每一塊電池芯所含的能量都遠遠超過目前市場上的電池。但是,此類電池設計的缺點是陽極一側易形成枝晶,從而限制電池的使用壽命。如今,24M公司可以選擇一種陽極電解液來減少枝晶的形成,同時選擇一種陰極電解液來處理更高的電壓。
據報道,固態電池等其他電池法距離實現大規模商業化還需很多年的時間。但是,24M表示,能夠將其雙電解質設計應用于其專有的半固態電解質生產線中。近幾個月以來,該公司已經打造了數十個電池單元,并跟蹤了電池性能的改善情況。盡管如此,仍還需要幾年的時間才能實現商業化。
電動汽車需要更高的能量密度才能驅動更長的續航里程。根據全球知名能源咨詢顧問公司伍德麥肯茲(Wood Mackenzie)的電池數據,如今的電池每千克可提供180至240瓦時的能量。而24M的高管表示,雙電解質架構的電池每千克可提供350瓦時的能量。而且相信,結構還能改善,將電池能量提升至每千克450或500瓦時,但是面臨的挑戰是如何確保該架構在電池循環周期內保持足夠的性能,以便發揮作用。
24M已經與一位未披露名字的國際公司簽約,合作研發和制造專用分離器。
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