混合动力汽车用镍氢电池存储与性能衰减研究
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
混合动力汽车用镍氢电池存储及性能 衰减研究
2020/8/13
重庆大学汽车工程学院
2020/8/13
1
一、镍氢电池概述
镍氢电池结构
镍氢电池的正极选取镍氧化物Ni(OH)2，负极选取储氢合金，电解液 为碱性溶液，如氢氧化钾（KOH），在正负极之间有隔膜，共同组成镍 氢单体电池。
镍氢电池的结构如下图所示：
13
90天 30%SOC 1C 1C 5min 满充放+10% √ √
通过设计13个试验项目来对比分析总结出最佳组合存储及 维护方式
试验结果及分析
一、充放电方式对电池性能影响分析 二、维护周期对电池性能影响分析 三、静置时间对电池性能影响分析 四、充电倍率对电池性能影响分析 五、存储SOC对电池性能影响分析
20%SOC
注：以第一组试验为例， 第二组结论类似
由上表可知：对于同一厂家电池来说，静置时间对镍氢电池充放电功率几乎不
2020/8/13
4
1.总体思路：
容量、功率、效率
容量、功率、效率
性能初
不同条件下存
性能复
试
储及维护
试
结
果
对
比
充放电方式
倍率
维护周期
搁置时间
存储SOC
分
析
总结得出一种较科学的、经济的存储及维护方法
2.试验方案：
性能初试时间：2013年3月； 储存时间：2013年3月~2014年3月 性能复试时间： 2014年4月 样品数量：26个A电池模块、26个B电池模块 （共52个）
电池自放电按照反应类型的不同可以划分为物理自放电和化学自放 电。从自放电对电池造成的影响考虑，又可以将自放电分为两种：损失 容量能够可逆得到补偿的自放电和永久性容量损失的自放电。一般而言 ，物理自放电所导致的能量损失是可恢复的，而化学自放电所引起的能 量损失则是基本不可逆的。
2020/8/13
3
实验设计
4
120天 50%SOC 1C 1C
5
90天 50%SOC 0.5C 1C
6
90天 50%SOC 0.5C 1C
7 8
常温
60RH%±20 %
90天 90天
50%SOC 0.5C 50%SOC 1C
1C 1C
5min 满充放+10% √ √
5min
满充放 √ √
5min 5min 5min
满充放+10% √ /
2020由/8/上13 表可知：90天存储对镍氢电池荷电保持率性能有利
11
二、维护周期对电池性能影响分析 2.对功率影响
80%SOC 50%SOC
20%SOC 由上表20可20/知8/13：90天存储对镍氢电池功率性能有利
90天方式A，B 两个厂家镍氢 电池功率衰减 最小
12
二、维护周期对电池性能影响分析 3.对效率影响
9
一、充放电方式对电池性能影响分析 3.对充放电效率影响
由上表可知：满充放维护方式对镍 氢电池效率性能更有利
2020/8/13
10
二、维护周期对电池性能影响分析 1.对容量影响
平均复试 容量/Ah
90天方式时A，B两 个厂家镍氢电池荷电 保持率最高，但容量 恢复率2种方式相当
注：其他测试条件相同（温度：常温，湿度：60RH%±20%，存储SOC：50%，充电倍率：1C，放电倍率 ：1C，静置时间：5min，充放电方式：满充放+10%）
2020/8/13
2
二、镍氢电池自放电机理
自放电现象
当电池处在开路搁置时，其储存能量自发被损耗的现象称为电池的 自放电现象，又称电池的荷电保持能力，描述的是电池储存的电量在一 定环境条件下的保持能力。从理论上来讲, 荷电态电池的电极都处于热力 学不稳定状态，电池内部会自发进行物理或者化学的反应，导致电池化 学能的损失。
2020/8/13
7
一、充放电方式对电池性能影响分析
1.对容量影响
平均复试 容量/Ah
满充放+10%方式A，B两个 厂家镍氢电池荷电保持率最 高，但容量恢复率三种方式 相当
注：其他条件一致（湿度：60RH%±20%，维护周期：90天，存储SOC：50%，充电倍率：1C，放电
倍率：1C，静置时间：5min）。
由上表可知：90天存储比120天存储 对镍氢电池充电效率性能略好，放电 效率二者相当
2020/8/13
13
三、静置时间对电池性能影响分析
1.对容量影响
第一组（满充放+10%）：30min/5min
平均复试 容量/Ah
第二组（放充）：15min/5min
平均复试 容量/Ah
第一组的静止时间分别为30min和5min，充放电方式为满充放+10%，第二组的静止时间分 别为15min和5min，充放电方式为放充。 此外，两组实验的存储环境和其他存储方式均相同，温度：常温，湿度：60RH%±20%， 维护周期：90天，存储SOC：50%，充电倍率：1C，放电倍率：1C。
由上表可知：总体来说，30min对A、B镍氢电池荷电保持率更好 但对于同一厂家电池来说，静置时间对荷电保持率影响较小，对容量恢复率几 乎不影响
2020/8/13
14
三、静置时间对电池性能影响分析 2.对功率影响
80%SOC 50%SOC
对于同一厂家电 池来说，静置时 间对功率影响较 小，可忽略不计
每个试验编号项目2个样本 每个试验编号项目均测试A、B两 个厂家电池，每个厂家各2个样本
试验 编号 温度
1 2
3
湿度
试验方案
维护周
充电倍 放电倍 静置时
期 SOC 率 率 间
90天 50%SOC 1C 1C 5min
90天 30%SOC 1C 1C 5min
充放电方式 中炬科霸
放充
√√
放充
√√
90天 50%SOC 1C 1C 30min 满充放+10% √ √
激活更充分
20满20充/8/1放3 +10%维护方式对镍氢电池荷电保持率性能更有利
8
一、充放电方式对电池性能影响分析 2.对功率影响
80%SOC 50%SOC
20%SOC
满充放方式时A，B 两个厂家镍氢电池 镍氢电池充放电功 率衰减最小
由上202表0/8可/13知：满充放维护方式对镍氢电池功率性能更有利
放充
√√
满充放 √ √
9
90天 50%SOC 2C 1C 5min 满充放+10% √ √
电池模块：由6个圆柱形镍氢电池 单体串联而成 电池模块额定容量为6Ah 额定电压7.2V
10
wenku.baidu.com
90天 50%SOC 2C 1C 5min
满充放 √ √
11
90天 30%SOC 1C 1C 15min
放充
√√
12
90天 50%SOC 1C 1C 5min 满充放+10% √ √
2020/8/13
重庆大学汽车工程学院
2020/8/13
1
一、镍氢电池概述
镍氢电池结构
镍氢电池的正极选取镍氧化物Ni(OH)2，负极选取储氢合金，电解液 为碱性溶液，如氢氧化钾（KOH），在正负极之间有隔膜，共同组成镍 氢单体电池。
镍氢电池的结构如下图所示：
13
90天 30%SOC 1C 1C 5min 满充放+10% √ √
通过设计13个试验项目来对比分析总结出最佳组合存储及 维护方式
试验结果及分析
一、充放电方式对电池性能影响分析 二、维护周期对电池性能影响分析 三、静置时间对电池性能影响分析 四、充电倍率对电池性能影响分析 五、存储SOC对电池性能影响分析
20%SOC
注：以第一组试验为例， 第二组结论类似
由上表可知：对于同一厂家电池来说，静置时间对镍氢电池充放电功率几乎不
2020/8/13
4
1.总体思路：
容量、功率、效率
容量、功率、效率
性能初
不同条件下存
性能复
试
储及维护
试
结
果
对
比
充放电方式
倍率
维护周期
搁置时间
存储SOC
分
析
总结得出一种较科学的、经济的存储及维护方法
2.试验方案：
性能初试时间：2013年3月； 储存时间：2013年3月~2014年3月 性能复试时间： 2014年4月 样品数量：26个A电池模块、26个B电池模块 （共52个）
电池自放电按照反应类型的不同可以划分为物理自放电和化学自放 电。从自放电对电池造成的影响考虑，又可以将自放电分为两种：损失 容量能够可逆得到补偿的自放电和永久性容量损失的自放电。一般而言 ，物理自放电所导致的能量损失是可恢复的，而化学自放电所引起的能 量损失则是基本不可逆的。
2020/8/13
3
实验设计
4
120天 50%SOC 1C 1C
5
90天 50%SOC 0.5C 1C
6
90天 50%SOC 0.5C 1C
7 8
常温
60RH%±20 %
90天 90天
50%SOC 0.5C 50%SOC 1C
1C 1C
5min 满充放+10% √ √
5min
满充放 √ √
5min 5min 5min
满充放+10% √ /
2020由/8/上13 表可知：90天存储对镍氢电池荷电保持率性能有利
11
二、维护周期对电池性能影响分析 2.对功率影响
80%SOC 50%SOC
20%SOC 由上表20可20/知8/13：90天存储对镍氢电池功率性能有利
90天方式A，B 两个厂家镍氢 电池功率衰减 最小
12
二、维护周期对电池性能影响分析 3.对效率影响
9
一、充放电方式对电池性能影响分析 3.对充放电效率影响
由上表可知：满充放维护方式对镍 氢电池效率性能更有利
2020/8/13
10
二、维护周期对电池性能影响分析 1.对容量影响
平均复试 容量/Ah
90天方式时A，B两 个厂家镍氢电池荷电 保持率最高，但容量 恢复率2种方式相当
注：其他测试条件相同（温度：常温，湿度：60RH%±20%，存储SOC：50%，充电倍率：1C，放电倍率 ：1C，静置时间：5min，充放电方式：满充放+10%）
2020/8/13
2
二、镍氢电池自放电机理
自放电现象
当电池处在开路搁置时，其储存能量自发被损耗的现象称为电池的 自放电现象，又称电池的荷电保持能力，描述的是电池储存的电量在一 定环境条件下的保持能力。从理论上来讲, 荷电态电池的电极都处于热力 学不稳定状态，电池内部会自发进行物理或者化学的反应，导致电池化 学能的损失。
2020/8/13
7
一、充放电方式对电池性能影响分析
1.对容量影响
平均复试 容量/Ah
满充放+10%方式A，B两个 厂家镍氢电池荷电保持率最 高，但容量恢复率三种方式 相当
注：其他条件一致（湿度：60RH%±20%，维护周期：90天，存储SOC：50%，充电倍率：1C，放电
倍率：1C，静置时间：5min）。
由上表可知：90天存储比120天存储 对镍氢电池充电效率性能略好，放电 效率二者相当
2020/8/13
13
三、静置时间对电池性能影响分析
1.对容量影响
第一组（满充放+10%）：30min/5min
平均复试 容量/Ah
第二组（放充）：15min/5min
平均复试 容量/Ah
第一组的静止时间分别为30min和5min，充放电方式为满充放+10%，第二组的静止时间分 别为15min和5min，充放电方式为放充。 此外，两组实验的存储环境和其他存储方式均相同，温度：常温，湿度：60RH%±20%， 维护周期：90天，存储SOC：50%，充电倍率：1C，放电倍率：1C。
由上表可知：总体来说，30min对A、B镍氢电池荷电保持率更好 但对于同一厂家电池来说，静置时间对荷电保持率影响较小，对容量恢复率几 乎不影响
2020/8/13
14
三、静置时间对电池性能影响分析 2.对功率影响
80%SOC 50%SOC
对于同一厂家电 池来说，静置时 间对功率影响较 小，可忽略不计
每个试验编号项目2个样本 每个试验编号项目均测试A、B两 个厂家电池，每个厂家各2个样本
试验 编号 温度
1 2
3
湿度
试验方案
维护周
充电倍 放电倍 静置时
期 SOC 率 率 间
90天 50%SOC 1C 1C 5min
90天 30%SOC 1C 1C 5min
充放电方式 中炬科霸
放充
√√
放充
√√
90天 50%SOC 1C 1C 30min 满充放+10% √ √
激活更充分
20满20充/8/1放3 +10%维护方式对镍氢电池荷电保持率性能更有利
8
一、充放电方式对电池性能影响分析 2.对功率影响
80%SOC 50%SOC
20%SOC
满充放方式时A，B 两个厂家镍氢电池 镍氢电池充放电功 率衰减最小
由上202表0/8可/13知：满充放维护方式对镍氢电池功率性能更有利
放充
√√
满充放 √ √
9
90天 50%SOC 2C 1C 5min 满充放+10% √ √
电池模块：由6个圆柱形镍氢电池 单体串联而成 电池模块额定容量为6Ah 额定电压7.2V
10
wenku.baidu.com
90天 50%SOC 2C 1C 5min
满充放 √ √
11
90天 30%SOC 1C 1C 15min
放充
√√
12
90天 50%SOC 1C 1C 5min 满充放+10% √ √