鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1207次 | 2018年11月23日
什么是動力電池的熱特性
大學(xué)能做什么?我覺得大學(xué)更多還是做協(xié)助,為企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)做好協(xié)助和服務(wù)。大家對比一下中國和日本的產(chǎn)學(xué)研的態(tài)勢,經(jīng)常有這樣的一個概念,日本最先進(jìn)的科學(xué)成果都首先出現(xiàn)在企業(yè)里,日產(chǎn)發(fā)布了什么,Toyota發(fā)布了什么,日本的聲音更大一些,在中國相關(guān)的技術(shù)研究領(lǐng)域,地位更高一些,這種狀態(tài)應(yīng)該逐步調(diào)整,高校還是做一些非常基礎(chǔ)的理論知識,比如大型設(shè)備,比如中子介入反應(yīng)堆,比如一些通用方法模擬的一些軟件還有一些模型,可以做這樣的協(xié)助和服務(wù)的工作,企業(yè)還是研發(fā)的主體。
我們這里還涉及到電池管理:SOC幾十分鐘,中等的一個尺寸??紤]到梯次利用以后時間更長,可能是數(shù)十年的尺度。電池相關(guān)的研究和開發(fā)人員做的工作大概集中在哪幾個尺度上?
鋰電池能量密度提高了三到五倍,未來更高的一些甚至更好的電池也有三到五倍的跨越。
下面還有一個層次它的效率不應(yīng)該被忽略。尤其是在大型化的基礎(chǔ)下,在電極層次一個典型的工作是做一款高功率電極設(shè)計,在某一個SOC方面必須要有高質(zhì)量的體現(xiàn)。升空的那種,這里面有鋰電池設(shè)計的問題,也有電極制造過程當(dāng)中的工藝的問題。
第三個就是單體。單體上我們也和很多企業(yè)合作過類似的項目,希望做低溫差的單品,希望降低溫差,車輛對溫差有要求,兩度到五度的范圍,不要比五度高,如果單體就超過五度這個工作就很難做,電芯廠首先要控制溫差。
最后是Pack熱管理,單體的系統(tǒng)都是能源領(lǐng)域相關(guān)的研究問題,大家可以看看它不管是一個多尺度的過程,也是一個多學(xué)科的領(lǐng)域。在清華各個系都在爭能源這個詞。在電機(jī)、單體、系統(tǒng)上所要求的學(xué)科背景往往更加復(fù)雜,像企業(yè)招聘員工的時候,十年前要求的材料背景,現(xiàn)在要求的更高了一些,包括機(jī)械控制、車輛等等。
我們講一下第四個層次的典型工作,這是來自實驗室的工作,在電極層我們做這樣的一個事情,建立一款模型幫助企業(yè)進(jìn)行開發(fā)。從供應(yīng)商工藝設(shè)計的參數(shù),在這個模型里面設(shè)計的東西非常有限,很大程度上制約了我們的嘗試。我們想做一款趨近于真實的模型,不做平均。另外還希望電極層模型能夠跟蹤和工藝的革新,做到這個事情。
我們有一些研究院常年工作在一線,去了解工作的缺陷,跟蹤企業(yè)各個板塊,隔膜的顆粒表面等等。之前的混漿涂抹的方式現(xiàn)在也有一些新的方法出來了,希望把這個電極模型做的真,可以給企業(yè)提供這樣一種幫助,我可以在模型中試一試。調(diào)哪個會優(yōu)先帶來哪方面的效果,如果我想實現(xiàn)哪些特殊的目的可以優(yōu)先設(shè)置哪些東西,我們前期的一些實踐表明,不變的電池材料顆粒,材料不動,不變電解液的基本組成,僅僅變的是參數(shù),在能量不降低的情況下,比功率至少還有一倍的差異。如果我們能在設(shè)計層次上做一些工作,有一倍就可以了,應(yīng)該是一個事半功倍的這么一個事情。
這是一些結(jié)果,大家可以看到電池放電過程當(dāng)中速度控制是不一樣的,大家可以看到每一個固體顏色的顆粒是近似的,但是不同層次的顏色差別還是很大,這是液像控制的過程,每一個顆粒很像,但是內(nèi)部每一個顆粒顏色差異很大,這就是典型的圖像控制過程,這個跟參數(shù)有關(guān)系。
在單體層次我們做的一件事情簡單來講就是調(diào)宏觀結(jié)構(gòu)參數(shù),我把它稱為3S。十年前我參加中國電池展會看到過幾百上千萬的一個大單品,為什么現(xiàn)在很少見這些單品呢?為什么大家都選了10-50kWH呢?其實電芯的結(jié)構(gòu)也在不斷的成長,圓柱好還是方形卷繞好還是方形折疊的好?尺度假如我做這個形,有什么比例的調(diào)整,這些都可以在單體層次的熱模型當(dāng)中得到回答。
最后一個層次是系統(tǒng)。我們把它分成了大概四類,第一類是分選與組配,電芯廠出廠都要分選,相同、近似的裝在一起?,F(xiàn)在有一些文獻(xiàn)說由于并聯(lián)的單體處于不同的溫度下,就要裝不同的溫度不同的分配。
第二類是電能管理,其中最有特色的就是SOC,SOC準(zhǔn)確估計的問題,第三點(diǎn)是熱管理,電芯廠都提出了我們要做全氣候的低溫差的單體,我是用空調(diào)風(fēng)還是液冷還是用散熱條件還是像日產(chǎn)凌風(fēng)那樣,干脆把整個盒子封起來,什么都不用,在熱管理上面有很多的門道可以講。最后一個就是安全管理,比如故障診斷到底哪一組壞了,這個最近也很火,這是我們對系統(tǒng)工作的一些理解。
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