【目的】硬壳电池在充放电过程中由于电极内部晶格结构变化和电化学反应,会产生应变和温度变化,对电池的充放电状态、安全性能以及使用寿命等关键指标具有重要影响。【方法】为了更准确地监测和分析应变与温度变化,采用光纤布拉格光栅(f...【目的】硬壳电池在充放电过程中由于电极内部晶格结构变化和电化学反应,会产生应变和温度变化,对电池的充放电状态、安全性能以及使用寿命等关键指标具有重要影响。【方法】为了更准确地监测和分析应变与温度变化,采用光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,FBG)技术对磷酸铁锂(lithium iron phosphate,LFP)与石墨构成的硬壳电池进行了深入研究,包括FBG在电池监测中的最优应用方式、监测单电极应变变化并与电极材料的晶体结构变化进行关联分析、将FBG技术应用于储能电站中电池模组进行温度监测。【结果】研究表明:在电池侧面使用光纤应变片或通过夹具间接监测电池正面应变这两种方式能够稳定捕获电池在充放电循环中的应变变化,电池正面在循环过程中的应变约为500με,电池侧面约为50με;电池在充放电过程中由于锂离子嵌入和脱出引起的晶格体积变化是导致电池应变变化的根本原因;电池模组中电池侧面积热最严重,与电极相比,电池侧面在快速循环过程中温度约高3℃;FBG光纤在测温精度方面的表现与热电偶相当但复用性优于热电偶,可使用1根光纤蚀刻2个FBG监测2个电池的温度变化。【结论】FBG技术可揭示硬壳电池循环过程中应变、温度演变机理,在电池监测领域具有广阔的应用前景。展开更多
文摘【目的】硬壳电池在充放电过程中由于电极内部晶格结构变化和电化学反应,会产生应变和温度变化,对电池的充放电状态、安全性能以及使用寿命等关键指标具有重要影响。【方法】为了更准确地监测和分析应变与温度变化,采用光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,FBG)技术对磷酸铁锂(lithium iron phosphate,LFP)与石墨构成的硬壳电池进行了深入研究,包括FBG在电池监测中的最优应用方式、监测单电极应变变化并与电极材料的晶体结构变化进行关联分析、将FBG技术应用于储能电站中电池模组进行温度监测。【结果】研究表明:在电池侧面使用光纤应变片或通过夹具间接监测电池正面应变这两种方式能够稳定捕获电池在充放电循环中的应变变化,电池正面在循环过程中的应变约为500με,电池侧面约为50με;电池在充放电过程中由于锂离子嵌入和脱出引起的晶格体积变化是导致电池应变变化的根本原因;电池模组中电池侧面积热最严重,与电极相比,电池侧面在快速循环过程中温度约高3℃;FBG光纤在测温精度方面的表现与热电偶相当但复用性优于热电偶,可使用1根光纤蚀刻2个FBG监测2个电池的温度变化。【结论】FBG技术可揭示硬壳电池循环过程中应变、温度演变机理,在电池监测领域具有广阔的应用前景。
