1.一種圓柱形鋰離子電池,其特征在于,包括電池單體以及貼設(shè)于電池單體上的若干肋片,所述肋片的厚度為0.1~2mm,高度為0.5~4mm,間距為1~3mm,電池的整體體積相對于電池單體的體積增加小于3%。
2.如權(quán)利要求1所述的圓柱形鋰離子電池,其特征在于,所述肋片呈環(huán)形,環(huán)套于電池單體的外殼上并沿電池單體的軸向均勻間隔設(shè)置。
3.一種圓柱形鋰離子電池的設(shè)計方法,包括以下步驟:
確定所要優(yōu)化的圓柱形鋰離子電池單體的產(chǎn)熱Q0;
將產(chǎn)熱Q0作為熱源,對電池單體添加肋片進行模擬分析,確定肋片的最優(yōu)結(jié)構(gòu);以及
用最優(yōu)結(jié)構(gòu)的肋片封裝電池單體,形成本發(fā)明的圓柱形鋰離子電池。
4.如權(quán)利要求3所述的圓柱形鋰離子電池的設(shè)計方法,其特征在于,確定所要優(yōu)化的圓柱形鋰離子電池單體的產(chǎn)熱Q0包括以下步驟:
步驟S1,確定電池單體的額定容量;
步驟S2,建立電池單體的開路電壓UOCV和荷電狀態(tài)SOC的定量關(guān)系式;
步驟S3,確定電池單體的不同倍率放電曲線;以及
步驟S4,計算電池單體的產(chǎn)熱Q0。
5.如權(quán)利要求4所述的圓柱形鋰離子電池的設(shè)計方法,其特征在于,步驟S1包括以下步驟:
以0.33C恒流放電將電池單體的剩余電放完;
以0.33C恒流充電將電池單體充電至充電截止電壓,電池單體的平均電壓達到4.2V(正常情況下電池單體能夠達到的最高電壓);以及
以0.33C恒流放電將電池單體放電至放電截止電壓,電池單體的平均電壓到2.5V(正常情況下電池單體能夠達到的最低電壓),記錄所放出的電荷值,即為電池單體的額定容量。
6.如權(quán)利要求4所述的圓柱形鋰離子電池的設(shè)計方法,其特征在于,步驟S2包括以下步驟:
步驟S21,靜止2h,將步驟S1得到的電池單體以0.04C恒流充電25h或至充電截止電壓,獲得電池單體的充電電壓隨荷電狀態(tài)SOC變化的0.04C充電曲線;
步驟S22,靜止2h,將步驟S21得到的電池單體以0.04C恒流放電25h或至放電截止電壓,獲得電池單體的放電電壓隨荷電狀態(tài)SOC變化的0.04C放電曲線;
步驟S23,將步驟S21得到的充電曲線和步驟S22得到的放電曲線相加取平均值,得到電池單體的開路電壓Uocv隨荷電狀態(tài)SOC變化的開路電壓曲線;以及
步驟S24,依據(jù)開路電壓Uocv與荷電狀態(tài)SOC的關(guān)系式:Uocv=K10*SOC9+K9*SOC8+K8*SOC7+K7*SOC6+K6*SOC5+K5*SOC4+K4*SOC3+K3*SOC2+K2*SOC+K1,將步驟S23得到的開路電壓Uocv與荷電狀態(tài)SOC的對應值代入,采取迭代方式獲取上述關(guān)系式中的未知參數(shù)K1~K10,建立電池單體的開路電壓UOCV和荷電狀態(tài)SOC的定量關(guān)系式。
7.如權(quán)利要求4所述的圓柱形鋰離子電池的設(shè)計方法,其特征在于,步驟S3中確定其中任一倍率放電曲線包括以下步驟:
將電池單體以0.33C恒流放電至放電截止電壓;
靜止2h,將電池單體以其中任一倍率恒流充電至充電截止電壓;以及
靜止2h,將電池單體以其中任一倍率恒流放電至放電截止電壓,記錄電池單體的放電電壓隨放電深度DOD變化的放電曲線。
8.如權(quán)利要求4所述的圓柱形鋰離子電池的設(shè)計方法,其特征在于,步驟S4中電池單體的產(chǎn)熱Q0依據(jù)公式Q0=qrev+qirre獲得,其中:qirr為放電時的不可逆熱,根據(jù)步驟S2獲得的開路電壓Uocv和荷電狀態(tài)SOC的定量關(guān)系式、以及步驟S3獲得的不同倍率的放電曲線計算qirre=I(VOCV-Vt);qrev為放電時的可逆熱,根據(jù)步驟S2獲得的開路電壓Uocv和荷電狀態(tài)SOC的定量關(guān)系式,計算
9.如權(quán)利要求4所述的圓柱形鋰離子電池的設(shè)計方法,其特征在于,對電池單體添加肋片進行模擬分析是在有限元分析軟件中建立電池單體的熱模型,將產(chǎn)熱Q0作為熱源,模擬肋片的厚度、高度、間距在一定范圍內(nèi),電池單體以不同倍率放電至放電截止電壓的溫度變化,以及電池的整體體積的變化,選取溫度變化相對于沒有肋片降低30%且體積增加小于3%的肋片厚度、高度、間距。
10.如權(quán)利要求9所述的圓柱形鋰離子電池的設(shè)計方法,其特征在于,所述模擬肋片的厚度為0.1~2mm,高度為0.5~4mm,間距為1~3mm。