新能源汽车动力电池模块化电-热管理技术研发与产业化

发布时间:2015-9-6 15:41:00

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    本项目从动力电池的热安全角度出发,重点针对电动汽车动力电池由于产热、散热的不均衡导致的安全性、续航里程衰减与循环寿命短的问题,开展电池热管理技术、电池模块化技术、电池组标准化技术,解决EV、HEV、PHEV等发展中不可逾越的共性、重大关键技术。通过电池模块化与标准化技术,开发标准系列电池组;通过改变各电池单体的串/并联方式,以满足不同车型的电量、电机、电控需求,为电动汽车的充电/换电模式提供技术与产品支持。以模块化、标准化产品输出,进行产品的产业化,易于控制产品质量和降低生产成本,形成高性价比的模块化产品。

揭示不同工况下动力电池的产热机理,找出温升和温度分布与单体电池、电池模块以及电池组性能衰退的内在联系,提出电池产热传热的耦合模型。揭示影响相变材料/平板热管散热系统中热量传递的关键因素。使电池组比能量大于135 W h/kg,每千瓦时成组成本小于2350元。电池组温度在10-45℃,内部最大温差为5℃,实现电池组温度的实时监控。实现2C快充电,电池组循环寿命≥2000次(单体电池剩余容量80%)。提高电池组2C充放电的循环寿命30%,降低电池组的维护成本20%,控制电池热管理系统的成本不超过电池组成本的10%,实现电池组的高质低价化。
    本项目境外合作教授学识渊博,工作经验丰富,在1973年至1980年间分别于中国石油公司高雄炼油厂、香港美孚石油公司、美国伊利诺伊州毒物检验实验室、美国瓦斯技术研究院等企事业单位元元担任工程师、技术员、研究员等职位;研究领域涵盖能源领域的众多学科,主要从事化学能与电能相互转化及相关领域应用基础研究与工程开发,将燃料电池技术用于电动汽车、商业建筑、电池电厂等领域,其研究成果在国内外知名能源期刊发表论文32篇,在各类国内外会议论坛中发表论文及演讲30余次,并出版专著2本。其研发技术“Compact Hydrogen Generators(紧凑型氢发电机)”已获得美国授权专利(U.S. Patent#5382271),同时亦有6项专利获得台湾地区授权。此外,其开发的磷酸燃料电池电极制造工艺、磷酸燃料电池电极的性能评价技术、沼气改良设计和制造技术、沼气性能改良评价工艺等技术已转化为产品进入市场。
    项目国内合作单位研发团队,是一家国内知名的专门从事锂电池生产的高新技术企业,于2014年在第三届中国创新创业大赛新能源及节能环保行业总决赛中获得团队组“第三名”、广东省赛区“一等奖”。公司以市场竞争为主导、客户需求为目标,已完成产品的市场试销,同时在深圳沃特玛、深圳五洲龙、河北长城汽车、国家电网等单位完成了产品试验测试和检测报告、进入装车测试阶段。部分测试结论如下:(1)相变材料倍率越高温升效果越好,不同倍率下,相比于不加相变材料,温度可分别降低(温感线在电池-电池之间),3C放(9℃)、3C充(8.7℃);2C放(6.3℃)、2C充(7.3℃);1C放(1.8℃)、1C充(0.7℃)。(2)电池破坏性试验,不加相变材料组,电池破坏直接爆燃;添加相变材料组,电池破坏后延缓8-9S爆燃。(3)电池模组(15S4P),相变材料组的端角与中心电池温度差±2℃,无相变材料组±7℃。(4)相变材料电池热管理系统可延长单体电池循环寿命70%(剩余容量80%)。