项目名称: 基于热-机-电耦合模型的大型动力电池性能优化研究

项目编号: No.51207080

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 电能储存与节电技术

项目作者: 李哲

作者单位: 清华大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 大型动力电池单体的优化设计是提高产品性能的重要手段,是沟通电池材料研发与电池组系统集成的关键环节,也是支持电动汽车商业化的核心技术。目前,电池性能优化主要依据个案经验,并辅以试错实验进行逆向改进,缺乏理论指导与正向设计方法的支撑。本项目以大型锂离子动力电池为实验对象,研究以热-机-电耦合模型为基础的电池性能优化方法,以期全面提高产品的能量密度、放电功率密度、快充接受能力、安全性和使用寿命。在实验手段上,拟建立以集成式预埋传感器为主的测量方法,提高电池内部状态的可知性;在理论模型上,探索热、机、电特性的相互作用机理,建立电池的热-机-电多场耦合模型,为性能优化提供精度较高的理论工具;在实际应用中,拟建立评价电池性能的指标体系,明确设计参数对性能的影响规律,并得出电池性能优化的科学准则及电池大型化的安全边际。本研究有助于增强电池设计流程的科学性,为提高我国大型动力电池的产品性能提供理论指导。

中文关键词: 大型动力电池;性能优化;结构设计;热电耦合;电池模型

英文摘要: The optimization of large-format traction battery plays an important role to improve battery performance. It is the significant intermediate link to communicate battery material development and system integration, and is also the core technology to support the commercialization of electric vehicles. At present, the design of large-format traction batteries is primarily based on individual experience, supplemented by trial-and-error experiments and reverse improvements, which lacks theoretical guidance and the support of forward design method. The program is proposed to establish a performance optimization method of the large-format traction Li-ion battery based on the thermal-mechanical-electrochemical model, which helps to improve the energy density, discharge power density, fast charge acceptance, safety and lifespan of the battery. In the experimental means, it is intended to develop an integrated embedded-sensor measurement method which helps to detect the internal state of the battery; in the theoretical model, the interaction mechanism between battery mechanical properties and thermal-electrochemical characteristics is studied, and a thermal-mechanical-electrochemical multi-physics model is established; in the practical applications, the index system to evaluate battery performance is developed, the impac

英文关键词: Large-format traction battery;Performance optimization;Structure design;Thermal-electrical coupling;Battery model

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