在我们日常的失效分析或者材料验证过程中，几乎都会有从单体电芯上拆解出极片，然后组装成扣电就行测试的经历，但是对于老化之后的电芯内部存在电极材料老化，电解液消耗，产气甚至料层剥离的现象，那么随后制作出来的扣电波动性就有可能会特别大，影响我们的测试分析过程。对于拆解电芯及扣电制作过程我们需要注意些什么呢？对于电芯拆解过程，我们会遇到形形色色种类电芯，容量也不尽相同，有时候会默认手套箱环境比较好，就保留了很多未使用的极片以待之后使用，但是这种做法是有问题，即使在含水氧含量很低的手套箱中，电极片也会与微量的水或氧...
锂离子电池的充放电过程是通过锂离子在层状电极材料中的嵌入脱出过程实现的，在该过程中锂离子只会引起层间距的变化，而不会造成其他方面的改变，所以其库伦效率较高，也可以认为是一种比较理想的可逆电池。以下视频为例，分别介绍充放电过程。在充电过程中，外电路给电动车进行充电，在动力电池的内部有两个回路，锂离子内部，锂离子从正极，穿过隔膜和电极液来到负极测，锂离子外电路，正极的电子通过导线来到负极侧；电子和锂离子在负极材料的界面处发生反应，生成锂原子，然后嵌入到石墨材料中。在放电过程中，电动车行驶进行对外放电，在动力电...
众所周知，CV充电（Constant Voltage charging）过程是电池测试上常用的测试步骤之一，实际使用中，电池的状态千差万别，比如在CCCV中，起始SOC和电流大小会影响电池CC充电过程，但是恒压充电过程却受之前的状态影响较少，但是恒压充电也会受其他因素影响，比如说电池老化状态和安全状态，那么我们是否可以通过监测电压电流的变化能够看到更多的信息？今天我们通过两篇论文来看下CV充电在评估电芯老化状态和锂枝晶短路上的应用。(1)评估健康老化状态文献是【State of health estimation of lithium-ion batteries based on the constant voltage ch...
在材料评估中，我们经常会制作两种电芯用于测试，然后通过对比不同样品之间的差异来选择合适的电极材料或辅材，常见的形式是扣式电池和软包电池，然后这两类电池之间往往存在较大的性能差异，在这个时候大家往往选择相信软包电芯的数据，认为软包电芯和最终产品的形态更为接近，所以默认为更靠谱，但是事实上是这样的吗？扣电和软包电芯数据差异的源在哪里？我们通过两篇学术论文来探究下扣电和软包的差异。第一篇韩国Jaephil Cho【Analysis of Differences in Electrochemical Performance Between Coin and Pouch Cells for Lithium Ion Battery A...
随着电池技术的发展，一些新型电池开始逐渐进入工业生产和产品开发当中，其中锂金属电池由于非常高的能量密度越来越受到关注，但是对于锂金属电池来说，锂枝晶仍然是非常常见且严重的问题。当充电时，电流作用于锂金属负极电极时会形成枝晶和体积膨胀等问题，严重时可能发生不必要的副反应导致短路，造成安全事故。枝晶的不规律生长和不稳定电极界面是锂金属面临的问题，由于对锂金属阳极基础理论缺乏基本的了解，模型仿真成为了探究电极反应和变化的重要手段。今天我们通过参考COMSOL案例库中的锂枝晶模型，在其基础上进行修改，列出关键的建模过程...
(3)清除解在计算仿真之后，有时候保存之后的模型就会变大很多，导致内存的增加，此时我们可以选择在“study”上右键“清除解”，就能看到模型变小了很多。以下面这个为例，现在是46.7M的大小，清除解之后，只有2.03M，效果明显。(4)导出数据有时候我们需要将仿真结果导出数据，然后通过其他软件进行绘图操作。可以通过如下过程来实现数据的导出处理。首先在想要保存的数据上，选中它，右键“添加要导出的绘图数据”。其次在“导出”节点下，通过选择“绘图组”和“绘图”来寻找想要保存的数据，再选择合适的文件类型，最后点击“导出”按钮就是实现...
众所周知，电芯在使用过程中，会发生容量衰减和阻抗增加，进而导致电芯发鼓膨胀力增加，而电芯的这类状态改变又会进一步影响电芯的电性能，最后很有可能导致电芯的失效甚至安全事故。今天，我们选择COMSOL的pouch_cell_utilization案例，在该模型上通过增加固体力学物理场来实现电池在充放电过程中的应力应变变化。1.锂离子电池物理场从案例库中选择对应模型，我们先计算一次，确保模型无问题，从下面的结果图来看，模型能够正常运行右侧显示电芯处于充电阶段，锂离子从正极穿过隔膜到达负极，对于正极来说，正极的嵌锂态降低导致正极的SOC降低，进...
众所周知，在电池过程中异常失效是不可免的，而锂枝晶是常常最受关注的问题之一，我们这次通过案例分析如何在COMSOL中搭建一个充电过程中的锂枝晶模型，可用于电芯的开发评估和策略验证过程中。锂枝晶是指在电池充电过程中，从正极过来的锂离子来不及扩散到负极内部，而在负极表面得到电子形成单质锂的过程。有两个反应过程，一个是锂离子在负极表面反应，嵌入到石墨颗粒内部，另一个是锂离子在石墨表面得到电子生成锂单质。长此以往，该过程会造成电芯容量衰减，阻抗变大，电池发鼓甚至引起电芯短路问题。我们以案例为基准，讲述锂枝晶模型的关键控...
(1)状态节点标记我们在使用COMSOL仿真过程中，经常会遇到未知变量或者函数提醒。如果我们可以明确到具体每个节点下的缩写，那么可能就会少犯错误。点击最右侧的标记就能显出各个节点的标记。(2)Ctrl+F查找对于未知的函数或者变量等，我们可以直接Ctrl+F，找到模型中包含该特征的区域节点，能过提高我们工作效率。
在COMSOL的锂电池仿真中，一般认为会设置负极电位为0，而正极电位是正负电极phis的差值，电解液的phil电位为0或者负极电位的负数，为什么会有这种设置呢？我们常规理解负极电位是大于0V的数，对于刚开始仿真的人来说，有点难以接受。其实对于锂电池仿真过程就是求解非线性方程的过程，我们需要设置合理的初始值以及边界条件才能够顺利实现方程的求解过程。首先，对于边界条件，我们对于负极端点做了接地处理，那么就意味着和它相连接的负极材料都必须是0V才对，因为在初始条件下无极化，有电接触的部分是等电位的。其次，对于正极来说，由于负极侧已...
今天分享一个案例，使用粒子滤波预测电芯的寿命粒子滤波是一种滤波算法，粒子滤波器已成为求解非线性非高斯情形下最优估计问题的一类非常流行的数值方法。广泛用于机器人、车辆定位。基本原理：随机选取预测域的 N 个点，称为粒子。以此计算出预测值，并算出在测量域的概率，即权重，加权平均就是最优估计。之后按权重比例，重采样，进行下次迭代。此算法存在的问题是：粒子数量越多，计算越精确，但计算量也会增加，且随着迭代，有些粒子权重变得很小，导致粒子枯竭。1.导入原始数据，1行循环次数，1行容量值cell = xlsread('cell3.xls','Sheet1');...
在前几次的基础上，对模组中电芯的电热模型做个总结。首先是电芯的电路模型，打开Help文件能够发现在耦合模型中，使用的是多阶等效电路模型，可以通过实测数据拟合得到相应的RC参数表，带入了界面中，便可以实现电芯的充放电过程仿真。其次是电芯的热模型，包含电芯的产热和散热过程，电芯的产热是由各个部分的阻抗产热决定的，，其中包括欧姆极化，电化学和浓差极化的产热过程，对于散热过程，主要是大面与环境或者相邻电芯的散热过程，以及在底部与冷却液的热交换过程，如下图所示，最右侧是电芯冷却系统，包括Tank，Pump，冷却介质，以及管道，其...
在实际使用过程中，跟踪电池的荷电状态和健康状态，对电池的安全具有重要的意义，我们选择一篇论文，来叙述在MATLAB中如何实现等效电路模型，热模型和寿命模型的耦合连用。论文是'States Estimation of Li-ion Battery'1 等效电路模型该模型选择1个开路电压(OCV-SOC)和两对RC(R1，C1，R2，C2)，再加一个欧姆电阻R0，电池的端电压就等于四部分电压之和，模型示意图如下空间状态方程如下通过之前的文章，可以在Simulink中完成这部分的建模过程。对于常见的RC参数来说，通常有两种辨识方法，在线辨识和离线辨识，完成参数辨识之后，我们就可以将RC与SO...
这次主要在之前的基础上更新充放电控制和增加液冷功能。1、更新充放电控制由上一次的运行结果可知，如果不加控制的话，放电过程中，容量较低的电芯都有可能放电到负的SOC值，这个和真实情况是不符合的；我们知道，在正常的充电过程中，如果某个电芯最大电压(SOC)达到阈值时候，模组就会停止充电，反之亦然。我们通过将所有12支电芯的SOC组合起来，挑选中最大和最小值，然后当电芯SOC超过[0.05 0.98],电流切换成0，用的模块有max，min和 concatenate。2、新增冷却功能考虑到对于模组中的每个电芯来说，除了与相邻电芯之间的热传递之外，还包含与冷却...
在matlab中，我们用两种方式去求解PDE方程，一种是使用 PDE toolbox，可以在App中查找到PDE Modeler，然后打开，通过绘制图形，设置边界，选择方程和细化网格，然后求解出结果；另外一种是通过编译代码，运用Function函数进行求解，现在我们就尝试第二种方法实现电芯热仿真过程。圆柱电池热模型我们根据圆柱的产热和散热特点，参考相关资料，建立模型如下2.PDE方程求解在matlab中的帮助文件中，我们可以看到PDE的形式为将热模型方程换成相应的形式之后，可表述出m=1c=1/αf=δu/δts=egen/kfunction [c,f,s] = pdex1pde(r,t,u,dudx)global alpha k e...
我们知道在RC参数辨识过程中，不同RC阶数对参数的准确度存在很大的影响，如果我们对比1RC和2RC的区别，会发现2RC的参数精度比1RC的要好很多。得到的2RC参数与SOC的关系也是比较明确且有规律的SOCr0r1c1r2c21000.0456140.89439173.39150.00325980.2758900.0227920.0278121011.7560.00471456.4282800.0236680.036059967.71840.005224420.7934700.0242390.028395962.90030.005453355.4462600.0246990.006119321.05370.031105935.5144500.0247650.031517887.07370.006686271.7164400.0253280.037325863.25670.007849238.1184300.0257010.040193836.13230...
RC参数可以通过代码进行辨识，具有较高的方便性，接下来，我们就通过几段代码进行1阶RC参数的辨识首先是编写仿真端电压的函数，这是一个有两个函数组成的函数功能function [vModel] = RC1_fitting_model(ECM_parameters, input, ocvVoltage, xNew)time = input(:,1);current = input(:,2);vModel = zeros(length(current),1);vModel(1) = ocvVoltage(1);function [vModel,XTimUp] = Model_1RC (current, tSample, xPrev, ocvVoltage, ECM_Parameters)r0 = ECM_Parameters(1);r1 = ECM_Parameters(2);c1 = ECM_Parameters(3);tau1 = r1*c1;XTimUp =...
目前锂离子研究的方向具体有：（1）长循环寿命（2）高能量密度（3）更快的充电速度（4）更安全可靠什么是快充？在很短时间内将电池电量充至满电或接近满电状态。图片来源：网络充电过程：Li+在电场和浓度梯度的作用下，由正极迁移至负极。这中间，Li+从正极结构脱出，经过电解液，穿过隔膜，穿过负极表面SEI膜，嵌入负极结构中。快充型锂电池设计思路？加速Li+在正极到负极的迁移速率。图片来源：网络1 材料选择正极材料：目前很多的磷酸铁锂和三元都能做到大倍率的放电，并且保持结构不被破坏。选取小粒径的材料，它可以缩短Li+的扩散距离，改善锂...
在锂电池制作过程中，如果生产出来的电池容量低于预期值，称为低容。如果是对于需要交付给客户的产品，那损失就大了。另外电芯低容问题，在电池研发阶段更是比较常见，需要从多方面找原因。对于已经量产的电池，突然出现该批次电池低容，如何分析？首先，量产的电池，在设计、测试等方面是没有问题的，重点要排除材料、工艺、环境方面的问题。1 材料问题a 正极材料异常分析手段：粉料做SEM，观察材料形貌，颗粒大小；粉料做XRD分析，检查样品纯度；粉料粒径分析，观察材料颗粒度情况；粉料，做扣式电池，测试其容量。b 负极材料异常分析手段：负极...
4月11日，大众中国宣布，大众汽车集团投资25亿欧元，进一步拓展位于合肥的生产及创新中心，以强化本土研发。同时，大众汽车集团将在合肥生产两款与小鹏汽车共同开发的大众汽车品牌车型，其中首款车型为中型SUV，计划于2026年投产。按照最新规定，至2030年，大众汽车集团旗下品牌计划在中国市场推出不低于30款电动车型。并且位于合肥的大众汽车（中国）科技有限公司将承担大众集团的关键开发任务。从这里可以看出，大众在电动汽车领域也压了很大的筹码。其实从早些年，大众入股国轩就可以看出端倪了。而为什么大众这次依然选择合肥呢？就像其他汽车大...
涂布目的：把浆料按一定尺寸与面密度均匀涂覆到集流体上，通过热风烘干后得到面密度一致极片。涂布质量的好坏，直接影响着电池的性能，此工序非常重要。涂布方式：常用的为逗号辊转移涂布和狭缝挤压涂布。关键工艺参数：涂布走带速度、浆料流量、烘箱温度、烘箱风速。产品管控的点：面密度、尺寸、极片外观。当前涂布设备的自动化程度都较高，包括正、反面双层同时涂覆、收卷自动切卷、在线β射线监控面密度、在线CCD相机监控尺寸、相机外观检测、缺陷自动标识。设备的精度不断提高和自动化程度的提高，对于极片的质量更有了保障。产品常见不良：错...
锂电池在匀浆的过程中，有一个重要的参数，固含量。一、何为固含量？固含量是指浆料各组分中，活性物质、导电剂、粘结剂等固体物质在浆料整体质量中的占比。二、固含量如何计算？（1）理论固含量的计算例如某正极匀浆工艺如下：在首次加入NMP之后，该浆料的理论固含量为：(20+0.42+0.42+0.21)/(20+0.42+0.42+0.21+9)=70%（2）实际固含量的计算：一般通过简单的称重法来计算：可以取一定的浆料涂于铝箔上，记下浆料的质量M1，然后置于鼓风干燥箱中彻底干燥，记下干燥后浆料的质量M2。固含量N=M2/M2 三、提高固含量有什么好处？（1）提高固含量可以减...
【2024年3月新能源乘用车厂商批发销量排行榜】乘联会公布了数据。根据快报显示，3月份新能源乘用车销量预估为82万辆，同比增长33%，继续保持高速增长。从数据可以看出，大家虽然嘴里说，“新能源车如何的不安全，开高速有多焦虑”，但大家掏钱买车的速度还是很快的！去年过年返乡，全国各地的高速拥堵，加上冰雪冻雨天气，给各位新能源车主带来了很大的不便。我还想着，今年大家对于购买新能源汽车会有一个观望的态度。然而，前几天小米SU7的上市，那火爆程度，我认为是多虑了。（）如何看待购买新能源汽车问题？（1）不要听信网上的言论，说新能源...
燃油汽车的三大件：分别是发动机、变速箱、底盘。新能源汽车的三大件：分别是电池、电机和电控，也就是我们常说的三电系统，这三大件是新能源汽车的核心组成部分，对新能源汽车的安全性起着至关重要的作用，甚至于说三电系统的好坏直接影响着车辆的售价和性能。在我们印象里，很多人不敢买新能源汽车，很大一部分原因是担心车子会自燃，而燃烧的原因也主要是因为电池出现热失控。这次我们来分析一下小米SU7的电池。标准版 73.6 kWh 续航700km 比亚迪的磷酸铁锂刀片电池Pro版 94.3 kWh 续航830km 宁德时代的神行磷酸铁锂电池Max版 101...
在很多人的印象中，Overhang的目的是为了有助于正极的锂离子能更顺利的嵌入负极中，有助于减轻析锂的发生。而Overhang越大，越容易析锂，很多人一时半会理解不来。1. 先来认识Overhang一般设计Overhang的尺寸为1-3mm。2. Overhang过大，造成析锂的原因主要原因是锂在负极的扩散和锂离子的脱嵌并不完全是垂直进行的。请看下面详细分析：在电池充电过程中，因存在Overhang区域，充电完成时，负极Overhang区域并没有完全锂化，如下图a所示，负极片边缘形成锂的梯度分布，十分明显。在随后的静置过程，负极片中嵌入的锂从中心向边缘扩散，如下图(b)所示...
1 负极析锂的机理石墨的嵌锂电位为65~200mV(vs.Li+/Li0)，当负极的电位接近或小于金属锂的析出电位时，锂离子以锂金属的形式在负极表面析出。实验发现，锂离子在负极表面的析出反应和在石墨中的嵌入反应同时进行。充电过程，一部分锂离子以锂金属的形式沉积在负极表面，剩余部分锂离子嵌入石墨；放电过程，则发生离子的脱嵌和沉积的锂金属剥离。在锂金属的剥离过程，会有“死锂”的形成。“死锂”与电解液反应是导致锂离子电池容量损失和循环寿命缩短的主要原因。负极析锂是电荷转移限制(CTL)和固相扩散限制(SDL)的结果。随着充电的进行，锂离子在石...
我们做锂电池的都知道，正极涂布用铝箔，负极涂布用铜箔，似乎这是不成文的规定。但为什么正极就非得用铝箔，难道铜箔、不锈钢箔或者其它箔材就不行吗？首先，铝箔和铜箔都具有很好的导电性（Al的电导率为369000 S/cm, Cu的电导率为584000 S/cm）,并且质地软，价格相对便宜，同时它们在地壳中的含量丰富。正极Al箔作为正极集流体，是因为正极的电位较高，而恰好Al的氧化电位较高，5V以上依然能保持电化学稳定，且嵌锂容量更少，而Cu在3.5V以上时会被氧化。负极选择Cu作为负极集流体，因为Cu原子半径（0.128 nm）比Al原子半径（0.143nm）小，因此Li离...
3月25日，智己汽车公众号发布了重磅消息，称：行业首个准900 V超快充固态电池即将量产上车。重点这里说的是固态电池！固态电池！图片来源：IM智己汽车根据介绍：知己汽车用固态电池实现了更安全，长续航，且支持快充。1000+Km的续航里程、超快充电速度以及超高的安全标准。固态电池优点：1、 能量密度高。它可达到目前三元锂电池两倍的能量密度，同等的重量下，可实现双倍的续航里程。2、 安全性能好。固态电解质耐高温，不容易发生热失控，即使电池破损，也不会造成电解液泄露。3、 循环寿命强。使用固态电解质，能减少副反应的发生，且能抑制枝晶...
首先了解这些词的基本概念：面密度（mg/cm2）：指单位面积上的质量，此时为（忽略体积后的区域在单位面积上的质量）；压实密度（g/cm3）：表示单位体积内包含的质量,这与材料本身的特性有很大关系；厚度：单纯料的厚度，加上箔材的总厚度，一般用微米（μm）表示。公式：压密（g/cm3）=面密度（mg/cm2）/厚度（μm）一般我们在设计电池的时候，我们的容量是确定的，这时候我们根据材料的克容量，活性物质占比，来确定层数，面密度。假如我们确定了某电池的双面面密度为30 mg/cm2, 压实密度为2.5 g/cm3, 那么就可以算出它的厚度。厚度=面密度/压密=3...
隔膜是锂电池的主材之一，在电池的整个生命周期不能少了它，今天我们来认识一下锂电池隔膜。1 隔膜的作用：隔绝正负极，防止短路在充放电过程中为锂离子的传输提供通道2 隔膜的基本性能：电子绝缘性具有热稳定性，能抵抗较高温度孔径和孔隙率适当具有电化学稳定性，自身不分解，不参与反应与电解液的亲和性好，具有一定的吸液率具有一定的机械强度3 理化性能厚度、孔隙率、平均孔径与分布、透气性、曲折度、润湿性、吸液率、化学稳定性。4 隔膜对电池性能的影响：界面结构内阻电池的容量循环稳定性5 隔膜的种类5.1 按基体材料划分：目前...