matlab simulink锂離子電池智能充電政策研究

1、内容簡介

略

449-可以交流、咨詢、答疑

2、内容說明

略

锂離子電池已經廣泛應用于我國目前電子産品市場，當下手機市場和新能源市場對于锂離子電池的大量需求，推動了锂離子電池的發展，我國已經成為世界上锂離子電池首屈一指的消費國和生産國。而在我們的生活中處處能看見它的存在，本文主要針對锂離子電池的充電問題，如何智能化快速充電，增加锂離子電池的儲電能力，避免在反複充放電過程中出現儲電能力的下降，是以本文在傳統锂離子電池充電的基礎上，探讨了幾種新的智能充電技術，通過電池系統管理組和充電器協調工作，我們就能實時跟蹤電池組的輸出電流，避免超過最大電流而出現安全問題，也從一定程度上解決了電池的過充問題，對于我國消費類電子産品市場的未來發展，有很大的意義。 

2016年，在電動汽車生産快速增長的推動下，全球和中國锂離子電池行業繼續保持快速增長，自主創新不斷加速，各種黑科技不斷湧現，如新能源類動力産品，如平衡車和新能源汽車，帶動了锂離子市場的消費。作為锂離子電池最大的生産國和最重要的消費使用市場，我國在全世界的锂離子電池消費中占有十分重要的地位。由于我國新能源汽車日趨火熱，锂離子電池的在各類電子産品的應用不斷提高，很多锂離子制造商快速成長[1]，目前我國汽車廠商锂離子電池生産數量已經達到世界前列。

    與此相應而生的是锂離子電池在手機市場的廣泛應用，目前的智能技術産品基本上由锂離子電池供電。市場對于锂離子電池的整體需求主要展現在日常消費類電子産品上，近年來國内市場手機生産數量顯著提高，現在人人都離不開手機，我們日常的生活中手機已經成為了不可替代的産品，它的線上支付已經讓人逐漸脫離了現金，而在短短一個月的時間内，手機産量就能突破上億台，消費類電子産品平需求更大。同期，市場電動汽車和筆記本電腦總産量日趨上升，其他電子産品表現相對比較普通。鑒于手機市場表現較佳，我們認為2013年锂電池行業的需求預計将保持穩定增長。

伴随者市場應用的不斷普及，與此帶來的問題就是如何實作锂離子電池的快速充電，以及它的使用壽命和安全隐患問題，本文就是基于目前锂離子電池的發展現況下，探讨的是如何實作锂離子電池的智能化快速充電[2]。

2.  锂離子電池的發展和現狀

2.1 锂離子電池的提出

在20世紀70年代，外國學者使用不同的材料制成首塊電池，這為锂離子電池的出現開辟了方向，正極材料為金屬化合物，負極材料為金屬锂。組裝電池後，電池有電壓，無需充電。這種研究成果指出了未來電子産品内部電源的走向。例如，我們很久以前使用的相機裝置包含锂離子電池。但這隻是一個理想化的設計，還沒有引起太多人的重視，另外這種電池在充放電循環過程中很容易造成儲電能力下降，造成電池内部短路，是以我們平時不給這種電池充電。

   1982年，國外兩位學者發現，锂離子電池内部可以填充石墨，這是一種可逆且快速的過程。同時，锂金屬锂電池的安全性也不容忽視，是以有人開始利用锂離子嵌入石墨的特性制造充電電池。

1983年，國外專家發現如果電池正極加入金屬元素如錳元素，會提高電池的使用壽命，同時也降低了成本，因為這種晶石不易分解，且它的抗氧化程度也十分好。即使發生短路或者過充電，也不會發生安全事故[3]。

1989年，A.Manthiram和J. Goodenough發現，如果正極與聚合物陰離子組合物一起使用，将獲得更高的電壓。

九十年代末，索尼公司首次将碳材料加入到電池的負極中，極大的改變了锂離子電池的制作工藝。在充電和放電過程中，使用锂離子代替锂金屬。這就是我們平常使用的锂離子電池。随後,由于這種锂離子電池的出現,消費者技術産品市場正在走向另一條道路。具有锂的氧化物作為正極材料的這種電池是便攜式電子裝置的主要供電來源。

    1996年，科學家發現非金屬的酸式鹽可以作為優良的正極材料，且提高了锂離子電池的安全性。并且可以承受高溫。循環次數也得到提高,儲電性能大大超過兩極由傳統材料制成的锂離子電池。

2.2 锂離子電池的發展現狀

近年來，國内锂離子電池銷售狀況日趨火熱，這與手機和筆記本電腦的廣泛普及是分不開的。锂離子電池已經成為當下的熱門了，動力類锂離子電池異軍突起，同時在産量上，锂離子電池的産量銷售也有了大幅度的增長，其他電子産品的市場地不同程度的都受到了锂離子電池的影響，由于政府對于新能源項目的大力扶持，針對于當下熱門的電動汽車，其能源由動力類電池提供，而出口的二次型燃料電池和鉛酸電池等也不再占據主導位置，動力類電池将會成為市場的首選，同時也能解決環境污染的問題，是以動力類電池的制造商将會迎來一個很大的發展機會，目前國内電子産品市場對于锂離子電池的需求不斷增長，線上支付産業的快速擴大讓手機電腦等數位産品不斷普及，由于政府對于新能源項目的大力扶持，讓電動汽車市場對于锂離子電池尤其是動力類電池的市場佔有率正在迅速增加;動力類電池逐在市場廣泛普及，儲能锂離子電池的市場佔有率從零開始。

同時锂離子電池的開發上出現更多的種類，比如聚合物，動力類和高性類，聚合物锂離子電池由原來的锂離子電池以電解質為液态的锂離子基礎上發展而來，正極為一般導電材料，負極為碳材料，電解質采用固态聚合物。由于其性能更穩定，它也被認為是液态锂離子電池的替代品。許多公司正在開發這種新型電池。還有就是動力锂離子電池，通常來說，動力锂離子電池是指的是可以為車輛，大小儀器和家用電子産品供電的锂離子電池，電池的容量一般也比較小。一般的動力類锂離子電池根據它自身的容量和功率也有差別。高容量電池可用于各種車輛，如電動車和一些小型無人機;高功率電池主要用于大型器材裝置,對電池的需求相對較高，例如一些電動汽車和大型醫療裝置。動力類锂離子電池也因為組成成分的不同分為不同幾種。當下,為了改進傳統锂離子電池的電量儲蓄容量和循環使用次數,為了提高基礎儲電單元的儲電容量，正在開發其他的優良材料。然而，其問題在于新材料在充電時間方面有明顯的波動，即充電周期存在很大問題，并且在電池反複充電和放電之後存儲容量顯着降低。為此，必須采用另一種方法。他們将锂化合物與其他幾種材料結合使用來加熱，是以他們開發了一種新的納米結構材料和碳納米管。這種方法在當時徹底改變了電池結構并帶來了深遠的影響[5]。

這種穩定的新型材料比之前的儲電材料的儲電能力大大提高，而且，制作工藝簡單，成本低廉，不會因為反複充放電造成電池性能的下降。研究負責人表示，如果這種新材料的開發技術成熟，其存儲容量和存儲密度将大大提高，同時投入開發的成本也可以降下來，即可以大規模的投入到市場中去。在重複充電和放電期間，避免了其電力存儲容量明顯降低的問題。

3、仿真分析