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研究显示:高速率锂离子电池表现出卓越的安全性

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58京牌 随着汽车电气化迅猛发展,此类车辆的电池类型、充电参数、基础设施和时间构成,是加速向电气化过渡的关键考虑因素。,华威大学WMG学院的研究人员利用商用电芯,探讨高电流运行对电池电芯老化的影响,并“明确高速循环对磷酸铁锂圆柱形电芯的限制和影响”。

(图片来源:华威大学)

他们通过两次测试,确定电芯失效前的最大电流值;然后按照该数值施加电流,直至电芯失效;接着再进行测试,以确定循环参数可以超过制造商建议的程度。

在测试过程中,当电通量增加到100 C循环条件,充放电能力分别超过制造商的要求高达1.38和4.4倍。这样增加的电流适用于500次充放电。然而,在前60个循环中,所施加的电流会导致容量迅速下降,同时电阻上升。此外,在其余冷却电芯的步骤中,经过自然对流的充放电过程,这样施加电流会导致电芯温度上升高。电池在最佳温度范围内运行,任何超出该范围的偏差都会导致电池内部的成分和化学物质开始分解。

他们还发现,在测试和老化过程中,“果冻卷”(卷状电极和隔膜)发生变形,形成锂镀层。变形从电芯中心向电芯外部轴向扩散,这表明电芯中心是最热的地方。

华威大学WMG学院首席工程师Justin Holloway表示:“我们要确保尽可能以最安全的方式运行电池,并保持适当的使用寿命。测试结果显示,在高于制造商规定的电流极限的情况下,有一个窗口可以运行电池,同时保持制造商规定的电压极限。

“我们还发现,热疲劳是引起果冻卷变形的原因。在每个充放电循环中,电池都会经历热应力,导致其部件变形。随着循环次数的增加,变形逐渐加剧,而果冻卷则受到坚硬的外层和中心销的机械约束。

“如果可以在电芯中心进行对流冷却,即电芯最热的地方,就可以减轻和控制变形,使电芯在更长时间内保持容量,并达到阻力标准。”

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