Temperature is one of the most important parameters for the performance, safety, and aging of lithium-ion batteries and has been linked to all main barriers for widespread commercial success of electric vehicles. The aim of this thesis is to highlight the importance of temperature effects, as well as to provide engineering tools to study these. The mass transport phenomena of the electrolyte with LiPF6 in EC:DEC was fully characterized in between 10 and 40 °C and 0.5 and 1.5 M, and all mass transport properties were found to vary strongly with temperature. A superconcentrated electrolyte with LiTFSI in ACN was also fully characterized at 25 °C, and was found to have very different properties and interactions compared to LiPF6 in EC:DEC. The benefit of using the benchmarking method termed electrolyte masstransport resistivity (EMTR) compared to using only ionic conductivity was illustrated for several systems, including organic liquids, ionic liquids, solid polymers, gelled polymers, and electrolytes containing flame-retardant additives. TPP, a flame-retardant electrolyte additive, was evaluated using a HEV load cycle and was found to be unsuitable for high-power applications such as HEVs. A large-format commercial battery cell with a thermal management system was characterized using both experiments and a coupled electrochemical and thermal model during a PHEV load cycle. Different thermal management strategies were evaluated using the model, but were found to have only minor effects since the limitations lie in the heat transfer of the jellyroll. / Temperatur är en av de viktigaste parametrarna gällande ett litiumjonbatteris prestanda, säkerhet och åldring och har länkats till de främsta barriärerna för en storskalig kommersiell framgång för elbilar. Syftet med den här avhandlingen är att belysa vikten av temperatureffekter, samt att bidra med ingenjörsverktyg att studera dessa. Masstransporten för elektrolyten LiPF6 i EC:DEC karakteriserades fullständigt i temperaturintervallet 10 till 40 °C för LiPF6-koncentrationer på 0.5 till 1.5 M. Alla masstransport-egenskaper fanns variera kraftigt med temperaturen. Den superkoncentrerade elektrolyten med LiTFSI i ACN karakteriserades även den fullständigt vid 25 °C. Dess egenskaper och interaktioner fanns vara väldigt annorlunda jämfört med LiPF6 i EC:DEC. Fördelen med att använda utvärderingsmetoden elektrolytmasstransportresistivitet (EMTR) jämfört med att endast mäta konduktivitet illustrerades för flertalet system, däribland organiska vätskor, jonvätskor, fasta polymerer, gellade polymerer, och elektrolyter med flamskyddsadditiv. Flamskyddsadditivet TPP utvärderades med en hybridbils-lastcykel och fanns vara olämplig för högeffektsapplikationer, som hybridbilar. Ett kommersiellt storformatsbatteri med ett temperatur-kontrollsystem karakteriserades med b.de experiment och en kopplad termisk och elektrokemisk modell under en lastcykel utvecklad för plug-inhybridbilar. Olika strategier för kontroll av temperaturen utvärderades, men fanns bara ha liten inverkan på batteriets temperatur då begränsningarna för värmetransport ligger i elektrodrullen, och inte i batteriets metalliska ytterhölje. / <p>QC 20150522</p> / Swedish Hybrid Vehicle Center
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-166857 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Lundgren, Henrik |
| Publisher | KTH, Tillämpad elektrokemi, Stockholm |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Doctoral thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CHE-Report, 1654-1081 ; 2015:22 |
Page generated in 0.0021 seconds