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期刊信息/Journal information
储能科学与技术
化学工业出版社
储能科学与技术

化学工业出版社

丁玉龙

双月刊

2095-4239

energystorage_cip@163.com;esst_edit@126.com

010-64519601/9602

100011

北京市东城区青年湖南街13号

储能科学与技术/Journal Energy Storage Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《储能科学与技术》（Energy Storage Science and Technology）是化学工业出版社、中国化工学会联合主办的国内唯一的储能专业期刊，由中国石油和化学工业联合会主管，国内统一刊号CN 10-1076/TK，中国科学引文数据库核心期刊（CSCD）、中国科技核心期刊，中国化工学会及储能工程专委会会刊。目前已被美国《乌利希期刊指南（网络版）》（Ulrichsweb）、英国科学文摘数据库（INSPEC）和美国《化学文摘（网络版）》（CA）收录，荣誉主编为英国伯明翰大学丁玉龙教授。
正式出版
收录年代

    电极浆料涂布模头流场分析与结构优化

    杨家沐陈育新练成徐至...
    1109-1117页
    查看更多>>摘要：涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命.大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之一.因此,对涂布模头的流道结构进行合理优化显得尤为重要.本研究针对宽幅涂布模头出口速度分布不均的问题,构建了不同尺寸和结构的模头流道模型进行流场仿真,分析电极浆料在模头内部的流动特性,并采用Box-Behnken设计对衣架式模头的结构尺寸进行优化.具有倾斜变径式匀料腔结构的衣架式模头对浆料有更强的引流效果,有助于提升幅宽方向浆料流动的均匀性.采用Box-Behnken设计对衣架式模头的主要结构参数进行优化,使浆料的均匀性提升至0.99.

    锂离子电池狭缝涂布衣架式模头计算流体力学Box-Behnken设计

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    狭缝挤压式涂布质量密度流场演变与膜区形貌的闭环控制策略

    刘玉青林怀锋于艳玲崔栋...
    1118-1127页
    查看更多>>摘要：涂布是锂离子电池制造过程中的关键工序,其工艺规格对电池容量一致性和安全性起着至关重要的作用,且涉及表面化学、流变理论等多学科复杂机理.各锂电制造厂家与涂布设备厂家都在追求自动控制的智能化操作方法,而当前的涂布研究往往局限于表面化学等微观问题.本工作在综合相关文献研究及仿真分析的基础上,首次提出了浆料在狭缝挤压式涂布过程中质量密度流场与膜区形貌的狭缝挤压、离模膨胀、润湿成膜、干燥收缩4个演变过程.归纳了涂布演变过程中各影响因素对面密度横向一致性、面密度纵向一致性、边缘厚度、膜区宽度、漏涂缺陷、辊压后剥离强度这6个涂布核心工艺指标造成的影响,通过对这些影响涂布过程的主动变量和不可控因子的分析,可以更好地了解涂布过程中可能出现的问题和原因.最后本文对这6个核心工艺指标分别设计了智能调节与人工干预相结合的闭环控制策略,为涂布的智能化和无人化生产改善提供了理论指导与算法框架,对提高锂电涂布过程中的产品质量和生产效率具有重要意义.

    狭缝涂布表面化学流变学制造工艺智能制造

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    三元软包锂离子电池放电过程扩散诱导应力与热应力对比研究

    王瑞梓刘训良豆瑞锋周文宁...
    1128-1141页
    查看更多>>摘要：为了明晰锂离子电池在放电过程中产生的扩散诱导应力和热应力对电池的影响,使用Comsol Multiphysics 6.0建立了18.5 Ah软包NCM111锂离子电池的电化学-力-热耦合模型,基于该模型对不同放电倍率下电池的负极颗粒中心表面锂浓度差、扩散诱导应力、热应力及膨胀行为进行了仿真分析.扩散诱导应力可通过一维电化学模型及其衍生的颗粒维度进行仿真分析,而热应力则需要通过三维固体力学和传热模型进行仿真.研究结果表明,随着放电倍率的增加,电池产生的扩散诱导应力和热应力都会增大,因此,低放电倍率有助于降低电池产生的应力.负极颗粒产生的扩散诱导应力与颗粒中心表面锂浓度差相关,颗粒中心与表面的锂浓度差随着放电过程的进行逐渐增大.将一维模型中的负极视为由无数负极颗粒组成的线段,放电前期,靠近隔膜端的颗粒中心与表面锂浓度差高于集流体端,放电后期则相反,这个变化发生的转折点在放电深度为60％～70％之间.这也意味着放电前期隔膜端的负极颗粒产生的扩散诱导应力大于集流体端的负极颗粒,也更容易破裂,而放电后期则相反.负极颗粒产生的扩散诱导应力大小为兆帕级,远高于电芯产生的大小为千帕级的热应力.同时,电芯产生的热应力和最大位移与电池温差呈线性关系,随着放电倍率的增加而增大.值得注意的是,与圆柱形电池不同,软包电池的极耳与电芯连接处会产生较大的热应力.本研究对比分析了软包NCM111锂离子电池放电过程产生的扩散诱导应力与热应力,为电极和电芯的制造及应力监测提供理论支撑.

    三元软包锂电池多物理场耦合模型扩散诱导应力热应力

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    广告索引

    1141页
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    基于电热耦合效应的锂电池荷电状态与温度状态联合估计

    常小兵侯宗尚刘连起王光...
    1142-1153页
    查看更多>>摘要：准确估计电池的荷电状态(SOC)和内部温度可以提高电池的性能和安全性.其中,电池模型的准确性和估计算法的适用性是关键.为了解决这两个问题,本文建立了圆柱形锂离子电池的多参数电热耦合模型.模型考虑电池SOC与温度变化之间的耦合关系,并且利用改进的熵热系数实验获得电池运行中产生的可逆热与不可逆热,通过可变遗忘因子最小二乘算法(VFFRLS)进行参数辨识,并对比独立的电模型与热模型的SOC与内部温度估计结果,验证了多参数电热耦合模型的准确性,结果证明所提模型相比较于单独的电热模型,估计精度提高了70％以上.最后,设计了一种基于奇异值分解的卡尔曼滤波(SVD-AUKF)算法来同时在线估计SOC和内部温度,并在改进的动态测试(DST)工况下对所提方法进行实验验证.结果表明:所提方法相较于扩展卡尔曼滤波(EKF)与无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,能实现更高精度的SOC和温度估计,SOC与内部温度的平均误差分别是5％和0.2℃.

    可逆热SOC和温度联合估计多参数电热耦合模型SVD-AUKF算法

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    陶瓷隔膜对锂离子电池热失控影响及电池设计优化分析

    茆志友宁小玉张培培张贝...
    1154-1158页
    查看更多>>摘要：本文主要研究了以聚乙烯(PE)材质为基膜、陶瓷为涂层的五种不同厚度及双面涂层的复合隔膜的表面形态、拉伸强度、穿刺强度等性能.并选择其中三款隔膜制成大容量铝壳电池进行热失控试验.研究发现,不同涂覆厚度的陶瓷涂层隔膜表面涂层致密,颗粒粒径分布范围较宽,形貌、大小相近;拉伸强度及穿刺强度方面,基膜为12μm的陶瓷隔膜不同涂覆厚度没有明显差异,并且同等厚度基膜单面涂覆和双面涂覆无明显差异;相同测试条件下,隔膜的热收缩率是(12+2+2)μm、(12+1.5+1.5)μm<(12+4)μm<(12+3)μm<(12+2)μm.采用(12+2)μm、(12+4)μm隔膜生产的电池测试发生热失控时的SOC分别为116.94％、117.64％,电池最高温度分别为530.9℃、430.7℃.实验表明陶瓷涂层厚度越大电池发生热失控的时间越迟,最高温度越低.此外,双面涂层隔膜(12+2+2)μm制成的电池发生热失控是在过充结束后的加热工步,最高温度仅为369.5℃.针对实验所产生的现象进行了分析,对电池的设计优化方向做了一些思考,指出了隔膜宽度方向超出负极极片、负极极片长度和宽度方向超出正极极片之外的部分(Overhang)的设计对于电池的安全是极其重要的,电池在设计时需要充分评估使用场景和极端条件的影响,结合选择的隔膜的热收缩率的大小,核算隔膜的收缩比例,确保Overhang的设计是满足电池全寿命周期安全需求.

    陶瓷隔膜拉伸强度穿刺强度热失控设计优化

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    储能锂电池模组温度场数值计算与散热系统优化设计

    肖威吴晓文孙静玲陈炜...
    1159-1166页
    查看更多>>摘要：储能电池热失控是引发储能电站事故的主要因素之一,储能电池的热管理对电池使用效率、寿命以及运行安全具有重要意义.本文设计了以60系列大圆柱电池单体为基本单元、额定电量为11.52 kWh的储能电池模组,基于有限元方法建立了电池模组热流耦合数值计算模型,分析电池模组内部风道空气流速以及电池组温度场分布规律,并开展储能电池模组原型充放电温升试验,验证数值计算结果的准确性.进一步优化储能电池模组的温度场分布,通过调整散热孔排布方式对电池模组进行了优化设计,提出一种侧面U形开孔结构,储能电池模组的温度一致性和电芯最大温度得到了显著改善.优化后,模组电芯最大温差降低2.6℃,温度标准偏差降低1.18,研究结论可为储能电池模组温升计算与散热设计提供参考.

    锂电池温度场计算有限元方法散热系统优化

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    电池储能系统绝缘电阻检测方法误差分析

    张杰吴成辉潘明俊赵天恩...
    1167-1175页
    查看更多>>摘要：电池储能系统绝缘电阻检测对电池储能电站的安全运行至关重要.为了解决常用的平衡-不平衡电桥法测量误差较大且有随机性的问题,建立了平衡-不平衡电桥法的计算机仿真模型,研究了绝缘电阻检测的误差影响因素.从电压测量误差偏置和电压测量精度2个方面对绝缘电阻检测误差的影响进行了分析.针对正母绝缘降低时的测量范围不宽和测量结果不准确的工程实际问题,对平衡-不平衡电桥法进行了改进.提出了电桥电阻如何选型的理论依据和具体方法.针对正负极绝缘同时降低时测量的准确性较差,存在绝缘监测死区的问题,利用仿真模型绘制出的三维曲面图进行分析,提出了可变阻值切换桥法,该方法可有效增加该工况下的检测准确度.最后工程现场的实际测试验证了误差分析和参数选型的正确性.该研究成果对电池管理系统绝缘监测功能的设计和参数选型提供了参考和理论依据.

    电池储能系统绝缘检测计算机仿真误差分析

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    动力电池智能卷绕技术

    柯奥阳如坤吴学科
    1176-1187页
    查看更多>>摘要：在卷绕电芯质量的把控中,极耳对齐精度是一个极为复杂的影响因素,涉及多个工序的质量.为了解决电芯多极耳对齐精度差的问题,本文通过建立极耳位置模型,采用边缘闭环控制算法,对影响对齐精度的各项参数进行检测、矫正和控制闭环,为现有控制技术提供理论参考数据,实现极耳对齐精度的有效控制.同时,极耳位置模型可反映各项参数对极耳位置的影响方式以及极耳错位的表现方式,以便于研发人员理解各项参数对极耳错位的影响程度以及修正极耳错位的方式,并将其表现在控制方法中.仿真分析与实际控制工况的结合结果表明,所采取的控制方法对改善极耳位置有着较高的适应性,且模型也能准确反映出极耳位置的变化趋势.此外,本文进一步探讨了实现智能卷绕整体闭环的逻辑方法,进而优化整个卷绕工艺中的控制闭环,对最终实现卷绕工艺的质量闭环,提高电池性能质量以及生产效率的目标,有着重大的参考意义.

    动力电池极耳错位智能卷绕边缘闭环整体闭环

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    基于产线大数据的锂离子电池一致性动态特性分选方法

    李革孔祥栋孙跃东陈飞...
    1188-1196页
    查看更多>>摘要：随着锂离子电池生产规模的迅速扩大,电池制造商急需高精度高效率的电池分选方法,增强电池成组后的一致性,从而提升电池组寿命、安全性和能量密度.基于容量和内阻等特性的传统分选技术可以满足成组后的静态一致性需求,但无法保证同组电池的动态一致性.因此,综合考虑电池在整个充放电过程中的性能,基于充放电电压曲线动态特性的分组方法是下一代分选技术的发展方向.本文基于电池产线大数据,从电池分容阶段的电压曲线提取关键动态特征,形成了基于K-means聚类的电池分选方法.此外,本文还从电池分容后的回充阶段提取了用于评估电池性能一致性的指标,并设计了一个以指标标准差为核心的电池一致性评价方法.与传统的电池分选方法相比较,本文方法分选后的电池综合性能一致性提高了15.65％.

    锂离子电池电池一致性电池分选聚类算法

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