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摘要
高功率储能电池具有爬坡速率高、响应时间短的特点,在电力调频领域有良好的应用前景,端面电极的均匀集流对其电池内部均匀性和安全性至关重要。通过引入非线性等效电导率,建立了高功率储能电池的三维电流密度分布模型,并以电池单元水平方向上放电深度的离散程度(UI)值作为电池电流密度均匀度和集流效果的评价指标。在利用6.4V和28.8 V电池实测放电曲线对比验证所建模型有效性的基础上,研究了端面电池单元集流端子数量、位置、横截面积、间距、集流体厚度和放电倍率对电池电流密度分布的影响。结果显示,对于面积为0.3 m×0.4 m的高功率储能电池,采用表面集流方式的UI值比边缘集流方式降低了约78.9%,采用表面双集流端子可进一步将UI值降低一半;双集流端子间距为0.2 m时UI值达到最低;增加集流端子横截面积和集流体厚度也可降低UI值,但会增加电池自身重量。综合上述因素,设计了储能电池均匀集流的优化策略,可将传统边缘集流方式的电流密度均匀度提高10.6倍,且在高倍率下依然表现出极高的均匀度,非常适合于高功率储能电池的开发设计。
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