隨著全國高速公路網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展,高速收費系統(tǒng)中的人工半自動化收費模式,與逐漸不斷加大的交通流量及車輛通行效率的矛盾已經(jīng)日益凸顯出來,原有收費模式效率低的弊端日益暴露。高速公路收費啟用不停車收費系統(tǒng)(ETC)日趨普及,導致使用一次鋰亞電池的ETC故障頻發(fā),一次鋰亞電池弊端日趨突出,尋找替代電池變得緊迫。而鋰離子電池由于相對能量高、循環(huán)壽命長久,單體電壓高、重量輕、自耗電率低、溫度適應范圍廣、無記憶效應、綠色環(huán)保等特點,在智能手機、筆記本電腦、藍牙設備、移動電源等便攜式移動設備上廣泛使用。從而鋰離子電池成為了替代鋰亞電池在汽車ETC上使用的首選目標。因磷酸鐵鋰電池放電平臺平穩(wěn)、高溫性能優(yōu)越、安全性能優(yōu)良,材料來源廣泛,具極高的性價比,能夠完全滿足車載ETC對電源電池的要求而被選用。本文通過對車載ETC使用電流的大小、使用的環(huán)境溫度、電池安全性要求,確定了電池性能要求。通過分析對比現(xiàn)有的正極材料體系,選用磷酸鐵鋰正極;人造石墨負極、EC\DMC\DEC\VC 1 mol鋰鹽的電解液、0.02 mm厚的濕法隔膜、涂炭鋁箔,圓柱鋼殼等材料,開發(fā)出了滿足ETC使用要求的高性能14200Fe100型磷酸鐵鋰電池。本研究的具體內(nèi)容和結果如下:(1)通過對磷酸鐵鋰電池放電電壓平臺的分析,得到了開路電壓和容量關系,當荷電量在70-90%荷電區(qū)域,電池電壓不發(fā)生變化;10%-70%荷電時開路電壓3.217-3.313V,電壓差為0.096 V,電壓與荷電百分比的線性特征不明顯;荷電在10%以下時,荷電狀態(tài)與電壓成線性關系。使用回歸法,得出電壓和荷電百分比關系為C=0.1972V~3-1.5137V~2+3.8928V-3.3501,(R~2=0.9991);荷電百分比和電壓關系為V=-11424C~3+2891.3V~2-316.9V+2.6671,(R~2=0.9997)。使用該結果,在生產(chǎn)過程中選取2%左右電荷量,電壓2.9V左右,能夠通過電壓差進行快速有效的自耗電篩選。(2)通過優(yōu)化設計,制作的電池內(nèi)阻標準差僅有2%,內(nèi)阻一致性好;95度放出103%的電量,高溫性能好;70度儲存28天荷電恢復93%,70度儲存84天內(nèi)阻增僅加20%,儲存性能穩(wěn)定;循環(huán)500周容量無衰減,循環(huán)性能好;3C10V過充不燃不爆,安全性高;電池單極耳取代雙極耳,生產(chǎn)操作簡單,大大提供高了生產(chǎn)制造效率。得到了市場的廣泛認可。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM912
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 選題的目的及意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 鋰離子電池的發(fā)展和現(xiàn)狀
        1.3.2 ETC的發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.3.3 ETC電源電池的應用方案的發(fā)展
    1.4 研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點
第二章 ETC概述及其OBU電源要求
    2.1 ETC系統(tǒng)
        2.1.1 ETC系統(tǒng)的定義
        2.1.2 ETC系統(tǒng)工作原理
    2.2 OBU工作環(huán)境及電源要求
        2.2.1 OBU電源
        2.2.2 OBU電源理論設計參數(shù)和電能消耗
        2.2.3 OBU電源太陽能充電板充電參數(shù)
        2.2.4 OBU電源使用環(huán)境溫度
    2.3 本章小結
第三章 滿足OBU電源電池要求的材料選擇
    3.1 鋰離子電池工作原理
    3.2 電池結構的選擇
    3.3 正極材料的選擇
    3.4 負極材料的選擇
    3.5 隔膜的選擇
    3.6 電解液的選擇
    3.7 集流體的選擇
    3.8 本章小結
第四章 實驗材料及測試方法
    4.1 主要實驗原料
        4.1.1 磷酸鐵鋰材料PD80 性能特征
        4.1.2 石墨FSN-1 性能特征
    4.2 主要制作設備和測試儀器
    4.3 電池制備及工藝流程
        4.3.1 極片制備
        4.3.2 電池的組裝
    4.4 分容后老化自耗電工藝的優(yōu)選
        4.4.1 自耗電篩選方法簡介
        4.4.2 磷酸鐵鋰電池自耗電篩選方法
    4.5 電化學性能測試方法
    4.6 本章小結
第五章 ETC電源電池14200FE100 型電池的開發(fā)
    5.1 14200Fe100 型電池設計
        5.1.1 配方設計
        5.1.2 電池尺寸及結構設計
        5.1.3 其他材料規(guī)格
    5.2 14200 Fe100 電池生產(chǎn)制造
    5.3 電池性能比較測試
        5.3.1 規(guī)格尺寸參數(shù)對比
        5.3.2 內(nèi)阻分布對比
        5.3.3 容量分布對比分析
        5.3.4 放電倍率性能對比
        5.3.5 高低溫放電性能
        5.3.6 循環(huán)充放電性能
        5.3.7 儲存性能比較
        5.3.8 儲存內(nèi)阻穩(wěn)定性比較
        5.3.9 對電池安全性進行評估
    5.4 本章小結
結論和展望
    結論
    展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件

【參考文獻】

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本文編號：2840010