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储能电池的热仿真及其产热分析

2021-07-27欧阳叶郁郭韵邱李培

电子元器件与信息技术 2021年5期
关键词:物理模型

欧阳叶郁,郭韵,邱李培

(上海工程技术大学机械与汽车工程学院,上海 201620)

0 引言

随着高新企业的蓬勃发展,人们的生活水平得到了显著提升,而对能源的需求量也越来越大。为了减少对不可再生资源的依赖,开发新型的能源结构迫在眉睫。在这样的新形势下,高效的能量储存与转换装置显得尤为重要,用以实现集中化、智能化及高效化的管理及应用。智慧储能的概念应运而生。储能作为一个配电设备、发电设备、传输设备以及用户终端,其在电网的作用,极大地改善了电网对大量能源的适应性。

目前,在市场上占据主导地位的储能技术大致分为4类:(1)抽水储能;(2)储热;(3)电化学储能;(4)机械储能[1]。锂离子电池作为一款集比能量高、能量密度高、自放电率小、输出功率大等诸多优良特性的电池,在动力电池及储能电池领域拥有极大的市场。可是锂离子电池在实际应用中还可能出现热失控的问题。原因在于,锂离子电池在充放电过程中,电池内阻发热、电极极化发热及化学反应放热等会使电池温度迅速升高,电池温度升高会进一步促使反应的加剧,从而形成产热与温升的正反馈[2]。当温度超过一定限制时,电池可能会出现膨胀、泄露、乃至爆炸等不安全因素[3-5]。不仅如此,在充电过程中负极侧极易产生锂枝晶而易缩短电池寿命。因此,对电池的产热行为深入研究对电池的安全保障及延长电池寿命有着极大的帮助。

目前已经商业化生产并使用的独立式光伏系统中一般采用蓄电池作为储能装置,但蓄电池的使用寿命一般仅在6~7年[6-7],所以目前采用锂电池构建储能装置已成为目前研究的一大重点。……

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