中国激光, 2020, 47 (12): 1204002, 网络出版: 2020-11-27   

锂离子电池内温度场健康状态分布式光纤原位监测技术研究 下载: 1946次

Distributed Optical Fiber In-Situ Monitoring Technology for a Healthy Temperature Field in Lithium Ion Batteries
作者单位
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院低碳转化科学与工程重点实验室(中国科学院上海高等研究院), 上海 201210
图 & 表

图 1. 软包锂离子电池结构图

Fig. 1. Structure diagram of lithium ion battery with soft pocket

下载图片 查看原文

图 2. 常温下软包锂离子电池温度场仿真结果。(a)初始状态;(b)放电过程中间时刻;(c)放电结束时刻

Fig. 2. Simulation results of temperature field of the battery pouch at normal temperature. (a) Initial state; (b) middle moment of discharge process; (c) end moment of discharge process

下载图片 查看原文

图 3. 一个充放电周期内电池温度随工作电压变化的仿真图。(a)常温17 ℃;(b) 30 ℃

Fig. 3. Simulation diagram of the temperature change of the battery with the operating voltage during one cycle. (a) Normal temperature 17 ℃; (b) 30 ℃

下载图片 查看原文

图 4. 实验装置图(内含FBG传感器埋入的软包电池实物图)

Fig. 4. Experimental setup diagram (including photograph of a battery pouch with the embedded FBG sensors)

下载图片 查看原文

图 5. 光纤光栅传感器测温原理图

Fig. 5. Schematic diagram of fiber grating sensor temperature measurement

下载图片 查看原文

图 6. 光纤光栅分布式传感系统示意图

Fig. 6. Schematic diagram of FBG distributed sensing system

下载图片 查看原文

图 7. 传感器埋入固定方式及封装后电池实物图

Fig. 7. Embedded method of the sensors & physical picture of battery embedded with FBGs

下载图片 查看原文

图 8. 常温(17 ℃)下3个充放电循环锂电池特征点温度变化及误差。(a)实测数据;(b)理论与实际误差

Fig. 8. Characteristic temperature change and errors of the battery during 3 cycles at room temperature (17 ℃). (a) Actual measured data; (b) error between theoretical data and actual data

下载图片 查看原文

图 9. 不同环境温度下软包电池三个测温点温度变化趋势。(a) 30 ℃;(b) 40 ℃;(c) 50 ℃

Fig. 9. Trend of temperature change of three measuring points of the battery pouch under different ambient temperatures. (a) 30 ℃; (b) 40 ℃; (c) 50 ℃

下载图片 查看原文

图 10. 特斯拉Model 3电池组局部排列及电池组上的热敏电阻感温元件

Fig. 10. Local arrangement of battery pack and thermistor temperature sensor on battery pack for Tesla Model 3

下载图片 查看原文

图 11. 多电池阵列分布式光纤传感器级联示意图

Fig. 11. Schematic diagram of concatenation of distributed optical fiber sensors in multi-battery array

下载图片 查看原文

表 15500 mA·h锂离子电池规格及性能参数

Table1. Specifications and performance parameters of the 5500 mA·h lithium-ion battery

ItemTechnical parameterRemark
Rated capacity5500 mA·h
Standard voltage3.7 V
Weight(128±0.02) g
SpecificationsThickness:10 mmWidth:72 mmHeight:81 mmHeight without taps
Maximum charge rate5 C
Maximum discharge rate50 C
Charge cut-off voltage4.2 VConstant current & constant voltage
Discharge cut-off voltage3 V
Operating temperatureDischarge: -20~60 ℃
Cycle life≥ 2000

查看原文

表 25500 mA·h锂离子电池各部分的热物性参数

Table2. Thermal physical parameters of each part of 5500 mA·h lithium-ion battery

MaterialDensity /(kg·m-3)Thermal conductivity /(W·m-1·K-1)Specific Heat Capacity /(J·kg-1·K-1)
Single cell2122kx:21; ky:21; kz:0.48933
Positive tap2719202.4871
Negative tap8978387.6381
Separator10080.33441978
Case819314.7439.3

查看原文

周炜航, 叶青, 叶蕾, 李璇, 曾朝智, 黄淳, 蔡海文, 瞿荣辉. 锂离子电池内温度场健康状态分布式光纤原位监测技术研究[J]. 中国激光, 2020, 47(12): 1204002. Zhou Weihang, Ye Qing, Ye Lei, Li Xuan, Zeng Chaozhi, Huang Chun, Cai Haiwen, Qu Ronghui. Distributed Optical Fiber In-Situ Monitoring Technology for a Healthy Temperature Field in Lithium Ion Batteries[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(12): 1204002.

本文已被 5 篇论文引用
被引统计数据来源于中国光学期刊网
引用该论文: TXT   |   EndNote

相关论文

加载中...

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!