锂离子电池自加热功能,动力电池自加热技术

来源：3499拉斯维加斯  日期：2020-04-24 10:37  浏览量：次

锂离子电池自加热功能，动力电池自加热技术。动力电池的特性受环境温度的影响比较显著，锂离子动力电池的能量和功率特性会出现严重衰减，制约锂电池低温特性的关键因素主要包括低温下电解液离子电导率、负极颗粒表面SEI膜的低电导率、电池电化学反应速率，和负极石墨材料颗粒中的锂离子扩散系数降低等。低温环境中为提高动力电池低温性能，就需要对其进行加热。

锂离子电池自加热功能

往往我们需要对电解液和电极等做出相应的调整，以高成本和性能牺牲为代价提升锂离子电池的低温性能，最近研究者们提出了一种新的思路，不更换低温电解液以及电极配比，仅从电池结构入手，通过在电池内部极板之间插入涂有聚合物绝缘层的Ni箔，实现了锂离子电池自加热功能，能30s内将锂离子电池从-30℃加热到0℃，而这一过程仅仅消耗5.5%的电池能量。

目前对电池进行加热的方式主要分为两种：外部加热和内部加热。外部加热主要是通过热传导或热对流的途径实现，通过PTC材料或加热膜等在外部对电池进行加热。但该方式受热不均匀且加热效率较低。内部加热直接在电池内部产生热量，故其加热效率更高，受热更加均匀。

由于锂离子电池结构的导热系数较低，当电池表面的温度从-20℃升到0℃时，位于电池中间Ni箔的温度达到了30℃左右，在电池内部与表面之间形成了很大的温度梯度，这一温度差异会导致不同电池极片放电倍率的差异。自加热过程由于较大的温度梯度的存在对电池的性能产生了不良的影响，同时也导致锂电池的加热能耗较大。

动力电池自加热技术

超低温与低温都会导致动力电池的活性大大降低，动力电池会表现出工况极不稳定、放电特性变差、容量和寿命衰减进而导致车辆续驶里程及整车动力性能显著下降，充电时间明显延长。我国研制出的一种技术使锂离子电池技术能够自加热，该电池系统可适用于更低的温度，零下30℃时基于自加热的方式在几十秒内能使电池温度上升到0℃以上，从而激活动力电池的正常应用。

动力电池自加热方法步骤

①电池管理系统BMS周期性的接收温度传感器一、温度传感器二发送的各温度采样点的温度值；

②电池管理系统BMS检测当前温度是否满足继电器的闭合条件，若检测结果为是，则控制继电器闭合；

③电池管理系统BMS控制DC/DC变换器一将第一电池组的输出电压转换为第二电池组的充电电压，控制DC/DC变换器二将第二电池组的输出电压转换成第一电池组的充电电压。

不同加热方法的对比可知，外部加热方法依靠外部加热源通过热传导来加热动力电池，其结构较为复杂，能耗较高，加热温度分布不均匀，加热速度较慢。内部加热方法依靠动力电池自身阻抗产热，具有加热快速且发热均匀的优点。其中交流加热方法具有对动力电池能耗小、温度分布均匀、使用成本较低和加热效率较高的优势。

通过测试，自加热系统可以实现低温环境下电动汽车动力电池的自加热任务。电池作为新能源汽车的重要组成部分，它的性能在很大程度上决定了车辆的表现，而环境的不同也对电池的使用造成了一定的影响。目前很多三元锂电池也具备了耐低温的特性，随着技术的发展，新能源汽车所存在的低温瓶颈将会逐步得到解决。