利用热开关与自加热实现电池极速快充
应用物理
2022-05-16 v1
摘要
与汽油车加油时间相比，电动车较长充电时间一直是电动汽车大规模普及的主要障碍。目前，具备快充能力的电动汽车（如特斯拉）充至80%荷电状态的时间>30分钟。为获得可与汽油车相比的充电体验，政府与汽车企业已设定<15分钟且500次循环作为电动汽车极速快充（XFC）的目标。实现锂离子电池（LIBs）XFC的最大挑战之一是避免析锂。尽管为实现XFC已开展大量研究，主流商用LIBs仍无有前景的技术/策略出现。在此，我们提出一种通过主动热开关进行热调制充电协议（TMCP）以实现XFC，即在XFC期间保持开关OFF以留存电池热量从而提升动力学避免析锂，而在XFC之后保持开关ON以散热从而减少副反应。我们提出的TMCP策略使商用高能量密度LIBs实现<15分钟充电时间与>500次循环的XFC，同时达成美国能源部设定的其他目标（放电能量密度>180 Wh/kg且容量损失<4.5%）。此外，我们开发了基于形状记忆合金的热开关，并证明了在商用电池热管理系统中集成TMCP的可行性。
引用
@article{arxiv.2205.06762,
title = {Extreme fast charging of batteries using thermal switching and self-heating},
author = {Yuqiang Zeng and Buyi Zhang and Yanbao Fu and Fengyu Shen and Qiye Zheng and Divya Chalise and Ruijiao Miao and Sumanjeet Kaur and Sean D. Lubner and Michael C. Tucker and Vince Battaglia and Chris Dames and Ravi S. Prasher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.06762},
year = {2022}
}