CN109449330A - 车载新能源电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可控温的车载锂电池组，包括电池箱体及设置在其上方和下方的温度转换装置和调节液储备装置，温度转换装置和调节液储备装置之间通过管路连接，形成外部液体循环通道，电池箱体中设有锂电池单元，相邻锂电池单元之间夹设有调温单元，调温单元分别与温度转换装置和调节液储备装置管道连通，形成内部液体循环通道。与现有技术相比，本发明能根据环境温度的变化，将调节液储备装置中的换热介质泵入冷却室或加热室中进行冷却或加热后，导入调温单元中进行分配，再流回调节液储备装置中，重复循环完成对锂电池单元的工作温度的调节，提高使用安全性；锂电池单元改善了电池循环性能以及高倍率充放性能，提高了锂离子电池的容量和功率。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种可控温的车载锂电池组。
背景技术
随着人们对环境保护要求的提高，新能源车辆的研究和应用越来越受到重视，锂离子动力汽车是新能源汽车的代表之一。而锂离子动力汽车的关键技术是锂离子电池，其设计需要考虑许多因素，一方面保证电池性能满足汽车的需求，另一方面，保证电池具有足够的安全性、可靠性。动力锂电池工作温度范围有着较严格的要求，如在冬季低温环境下不允许充电，且放电时可用容量下降很多；锂电池工作时产生一定的热量，夏季时，其实际工作温度高于环境温度，会产生不安全因素还会降低电池使用寿命，因此需要采取保温或降温措施保证其正常工作。
现有技术的缺陷：目前，单体电池尚不能满足电动汽车的动力需求，往往需要多个电池组成大容量、高电压的电池组来提供，而电池组的安装空间十分有限，必须集中布置，同时电池组的降温和保温措施要求占用空间少、成本低、自身耗能低、保温降温转换方便、安装维护方便，目前，分别采用液冷系统去解决夏季炎热的问题，采取使用加热装置的方法去解决冬季严寒的问题，但是这会带来结构复杂、对空间需求较多，成本高，耗能高等问题；目前采用锂铁磷酸盐作为正极材料的锂离子电池的电子电导较低，导致其循环性能以及高倍率充放性能不是很好，并且橄榄石结构是基于氧的六方密堆排列，对于锂的运动提供相对小的活动空间，材料的高倍率放电性能较差。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种车载新能源电池组，以解决兼顾车载锂电池在工作环境温度保持在一定范围以内，满足机车运用需求，正常地发挥其性能的同时又具有占用空间少、能耗少的结构优势；以及有效提高电子和锂离子在电极界面的迁移速率，提高平均放电容量和循环使用效率，增大电池导电率的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种可控温的车载锂电池组，包括电池箱体和竖直设置在该电池箱体内的多个锂电池单元，关键在于：所述电池箱体的上方设有温度转换装置，所述电池箱体的下方设有调节液储备装置，所述温度转换装置和所述调节液储备装置之间通过管路连接，形成外部液体循环通道，多个所述锂电池单元平行放置，相邻的两个所述锂电池单元之间夹设有调温单元，所述调温单元的上进液口和下出液口分别与所述温度转换装置和所述调节液储备装置管道连通，形成内部液体循环通道；
所述锂电池单元包括涂覆有电极复合材料的正极、负极、隔膜和电解液，所述电极复合材料由以下质量份数的原料组成：改性磷酸铁锂72-88份、活性氟化碳纳米管8-16份、导电剂2-10份、粘结剂10-20份；所述改性磷酸铁锂为掺杂Nb5+的磷酸铁锂，其中以磷酸锂铁之锂含量计，Nb5+的掺杂量为0.1-3mol％。
优选的，所述调温单元包括竖直放置的调温盒体，该调温盒体中设有竖直隔板，该竖直隔板将所述调温盒体分隔为左调温部和右调温部，所述左调温部中设有进液管，所述进液管的进液口与所述温度转换装置管道连接，所述右调温部中设有出液管，所述出液管的出液口与所述调节液储备装置管道连通，所述竖直隔板的上部开设有导液孔，所述进液管、所述导液孔和所述出液管之间形成液体通道。
优选的，所述温度转换装置包括调温箱体，该调温箱体中正对设有冷却室和加热室，所述冷却室中设有蒸发器，所述加热室中设有加热器，所述冷却室和加热室的下方设有循环泵，所述循环泵的进液端通过三通管分别与所述冷却室和所述加热室的出液口连通，所述循环泵的出液口与所述进液管的进液端管道连通，所述冷却室和所述加热室的进液口分别与所述调节液储备装置连通。
优选的，所述调温盒体正对的两个侧面分别与相邻的所述锂电池单元的外壁贴紧，所述进液管的上端伸出所述调温盒体与所述循环泵的出液口管道连通，所述出液管的下端伸出所述调温盒体与所述调节液储备装置管道连通，所述进液管的下端和所述出液管的上端分别与所述调温盒体的内壁固定连接，所述进液管和所述出液管的管壁上分别开设有出液孔和进液孔，所述进液管和所述出液管中液体流通方向相同。
优选的，所述竖直隔板的左右侧面上分别设有网格状水管和多个柱状分流柱，所述网格状水管位于所述左调温部中，所述出液孔位于所述进液管的下部，所述网格状水管的进水口靠近所述出液孔设置，所述网格状水管的出水口靠近所述导液孔设置，多个所述柱状分流柱点阵状分布在所述右调温部中，所述进液孔从上至下均匀分布在所述出液管上。
优选的，所述调节液储备装置包括储液盒，该储液盒的上表面设有与锂电池单元一一对应的安装槽，相邻的所述安装槽之间开设有条形插孔，所述出液管的下端活动插设在所述条形插孔中，该储液盒的盒壁上设有两个导液管，两个所述导液管分别和所述冷却室和加热室管道连通。
优选的，多个所述进液管的上端连接有同一个集液管，所述集液管上设有导液总管，该导液总管的进液口与所述循环泵的出液口管道连接。
优选的，所述改性磷酸铁锂采用以下方法制得：将LiOH·H2O、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O和Nb2O5投入球磨机中，其中LiOH·H2O、NH4H2PO4和FeC2O4·2H2O的摩尔比为(1.05-1.15)：1：1，然后加入无水乙醇，高速球磨1-4h后，真空干燥，除去乙醇，得到粒度为1-25μm前驱体；将前驱体置于管式炉中，N2保护下，以2℃/min的速率升温至300～350℃，保温1-2h，然后升温至680-750℃，烧结15-18h，再自然冷却至室温，得到所述改性磷酸铁锂。
优选的，所述活性氟化碳纳米管采用以下方法制得：将多壁碳管置于浓硝酸中，室温下搅拌0.5-1h，然后水浴加热至40-55℃，搅拌反应1-3h后，冷却至室温，将产物水洗至无烟，然后过滤分离出沉淀物，对沉淀物进行纯水洗涤至中性，得到纯化碳管；将碳纳米管与强酸经超声混合均匀后，在回流温度45～70℃下搅拌回流10～18小时，取出用去离子水洗至中性，真空干燥得到纯化碳管；将多壁碳纳米管置于密闭容器中，对密闭容器中进行抽真空，在真空条件下加热0.5-1h，然后冷却至室温后，向密闭容器中通入氩气与氟气的体积比为1：(1～10)的混合气体，至密闭容器中的压力升至0.5atm～1atm，再在压力为0.5atm～1atm下以2℃/min～7℃/min的升温速率从室温升温至350℃～430℃，保温6h～10h，得到F/C摩尔比为0.92-0.98的氟化碳纳米管。
优选的，所述导电剂为乙炔黑、磷片石墨、纳米碳纤维或多壁碳纳米管中的一种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠中的一种。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的可控温的车载锂电池组在结构上采用保温和降温功能一体化设置，根据环境温度的变化，经循环泵将调节液储备装置中的换热介质泵入冷却室或加热室中进行冷却或加热，然后导入调温单元的进液管中，换热介质在调温单元中进行分配后，经由出液管导出后进入调节液储备装置中，重复循环完成对锂电池单元的工作温度的调节，提高使用安全性；调温单元中设置左右调温室，换热介质进入左调温室中的进液管后，经其下端的出液口进入的网格状水管中，然后经导液孔进入右调温室，再通过进液孔进入出液管，最终从出液管流出，缓和了换热介质在调温单元中分配不均，从而抑制换热能力在流通方向上产生偏差，通过在左右调温室中设置不同的介质流通路径，可以更有效顺畅的进行换热介质的分配，提高换热效率；锂电池单元提升了提高了锂离子电池的容量和功率，改善了循环性能以及高倍率充放性能，采用氟化碳纳米管对改性磷酸铁锂的非原位包覆，使锂离子在固体中的迁移距离大大缩小，对减缓电化学极化、增强电极反应速率及电子和锂离子的快速迁移和传导具有促进作用；具有高氟碳比的氟化碳纳米管，由于表面及多层内壁均被氟化，具有更高的电压平台和更大的比容量，提高电池倍率性能，使其在高倍率下仍然具有强能量输出效率；适量掺杂Nb5+的磷酸铁锂，取代Li+的位置，从而增加磷酸铁锂晶体的空穴浓度，形成有利于锂离子迁移的锂离子空位，在沿径向进行迁移的同时，内层的锂离子可以通过锂离子空位进行跃迁，参与电化学反应，有效减小材料内阻，减少充放电过程中正极材料的极化，提高了材料的电化学容量，磷酸铁锂中锂离子适当过量，不仅可以抑制材料中非化学计量的产生，并随着充放电循环的进行，将富余的锂离子参与电化学反应，从而提高材料的放电容量和循环性能。本发明提供的可控温的车载锂电池组，可极大提高电动汽车电池系统的可靠性，实用性，并可延长其使用寿命。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为图1的分解结构示意图；
图3为图1中调温单元5的左视图；
图4为图1中调温单元5的右视图；
图5为图1中调温单元5的俯视图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例1
如图1-5中所示，一种可控温的车载锂电池组，包括电池箱体1和竖直设置在该电池箱体1内的多个锂电池单元2，所述电池箱体1的上方设有温度转换装置3，所述电池箱体1的下方设有调节液储备装置4，所述温度转换装置3和所述调节液储备装置4之间通过管路连接，形成外部液体循环通道，多个所述锂电池单元2平行放置，相邻的两个所述锂电池单元2之间夹设有调温单元5，所述调温单元5的上进液口和下出液口分别与所述温度转换装置3和所述调节液储备装置4管道连通，形成内部液体循环通道；
所述温度转换装置3包括调温箱体3a，该调温箱体3a中正对设有冷却室3b和加热室3c，所述冷却室3b中设有蒸发器，所述加热室3c中设有加热器，所述冷却室3b和加热室3c的下方设有循环泵3d，所述循环泵3d的进液端通过三通管分别与所述冷却室3b和所述加热室3c的出液口连通；
所述调节液储备装置4包括储液盒4a，该储液盒4a的上表面设有与锂电池单元2一一对应的安装槽4b，相邻的所述安装槽4b之间开设有条形插孔4c，该储液盒4a的盒壁上设有两个导液管4d，两个所述导液管4d分别和所述冷却室3b和加热室3c管道连通；
图3-5中可以看到，所述调温单元5包括竖直放置的调温盒体5a，所述调温盒体5a正对的两个侧面分别与相邻的所述锂电池单元2的外壁贴紧，该调温盒体5a中设有竖直隔板5b，该竖直隔板5b将所述调温盒体5a分隔为左调温部和右调温部，所述左调温部中设有进液管5c，多个所述进液管5c的上端伸出所述调温盒体5a连接有同一个集液管8，所述集液管8上设有导液总管9，该导液总管9的进液口与所述循环泵3d的出液口管道连接，所述右调温部中设有出液管5d，所述出液管5d的下端伸出所述调温盒体5a并活动插设在所述条形插孔4c中，所述竖直隔板5b的上部开设有导液孔5e，所述进液管5c、所述导液孔5e和所述出液管5d之间形成液体通道，所述进液管5c和所述出液管5d中液体流通方向相同；
图3和图5中还可以看到，所述进液管5c的下端与所述调温盒体5a的内壁固定连接，所述进液管5c的管壁上开设有出液孔5f，所述出液孔5f位于所述进液管5c的下部，所述竖直隔板5b的侧面上设有网格状水管6，所述网格状水管6位于所述左调温部中，所述网格状水管6的进水口靠近所述出液孔5f设置，所述网格状水管6的出水口靠近所述导液孔5e设置；
图4和图5中还可以看到，所述出液管5d的上端分别与所述调温盒体5a的内壁固定连接，所述出液管5d的管壁上开设有进液孔5g，所述进液孔5g从上至下均匀分布在所述出液管5d上，所述竖直隔板5b的侧面上多个柱状分流柱7，多个所述柱状分流柱7点阵状分布在所述右调温部中；
所述锂电池单元2包括涂覆有电极复合材料的正极、负极、隔膜和电解液，所述电极复合材料由以下质量份数的原料组成：改性磷酸铁锂72份、活性氟化碳纳米管8份、乙炔黑2份和聚偏氟乙烯10份；所述改性磷酸铁锂为掺杂Nb5+的磷酸铁锂，其中以磷酸锂铁之锂含量计，Nb5+的掺杂量为0.1mol％；
改性磷酸铁锂按照以下步骤制备而成：将LiOH·H2O、NH4H2PO4、
FeC2O4·2H2O和Nb2O5投入球磨机中，其中LiOH·H2O、NH4H2PO4和FeC2O4·2H2O的摩尔比为1.05：1：1，然后加入无水乙醇，高速球磨1-4h后，真空干燥，除去乙醇，得到粒度为1-5μm的前驱体；将前驱体置于管式炉中，N2保护下，以2℃/min的速率升温至300～350℃，保温1-2h，然后升温至680-750℃，烧结15-18h，再自然冷却至室温，得到掺杂Nb5+的磷酸铁锂；
活性氟化碳纳米管按照以下步骤制备而成：将多壁碳管置于浓硝酸中，室温下搅拌0.5-1h，然后水浴加热至40-55℃，搅拌反应1-3h后，冷却至室温，将产物水洗至无烟，然后过滤分离出沉淀物，对沉淀物进行纯水洗涤至中性，得到纯化碳管；将碳纳米管与强酸经超声混合均匀后，在回流温度45～70℃下搅拌回流10～18小时，取出用去离子水洗至中性，真空干燥得到纯化碳管；将多壁碳纳米管置于密闭容器中，对密闭容器中进行抽真空，在真空条件下加热0.5-1h，然后冷却至室温后，向密闭容器中通入氩气与氟气的体积比为1：1的混合气体，至密闭容器中的压力升至0.5atm～1atm，再在压力为0.5atm～1atm下以2℃/min的升温速率从室温升温至350℃～380℃，保温6h～10h，得到F/C摩尔比为0.92的氟化碳纳米管。
本实施例制备的可控温的车载锂电池单元的首次放电容量为135mAh/g，充放电循环500次后，比容量保持率约97.7％，1C倍率下比容量为132mAh/g，3C倍率下比容量为121mAh/g，10C充放电比容量为115mAh/g。
实施例2
如图1-5中所示，一种可控温的车载锂电池组，包括电池箱体1和竖直设置在该电池箱体1内的多个锂电池单元2，所述电池箱体1的上方设有温度转换装置3，所述电池箱体1的下方设有调节液储备装置4，所述温度转换装置3和所述调节液储备装置4之间通过管路连接，形成外部液体循环通道，多个所述锂电池单元2平行放置，相邻的两个所述锂电池单元2之间夹设有调温单元5，所述调温单元5的上进液口和下出液口分别与所述温度转换装置3和所述调节液储备装置4管道连通，形成内部液体循环通道；
所述温度转换装置3包括调温箱体3a，该调温箱体3a中正对设有冷却室3b和加热室3c，所述冷却室3b中设有蒸发器，所述加热室3c中设有加热器，所述冷却室3b和加热室3c的下方设有循环泵3d，所述循环泵3d的进液端通过三通管分别与所述冷却室3b和所述加热室3c的出液口连通；
所述调节液储备装置4包括储液盒4a，该储液盒4a的上表面设有与锂电池单元2一一对应的安装槽4b，相邻的所述安装槽4b之间开设有条形插孔4c，该储液盒4a的盒壁上设有两个导液管4d，两个所述导液管4d分别和所述冷却室3b和加热室3c管道连通；
图3-5中可以看到，所述调温单元5包括竖直放置的调温盒体5a，所述调温盒体5a正对的两个侧面分别与相邻的所述锂电池单元2的外壁贴紧，该调温盒体5a中设有竖直隔板5b，该竖直隔板5b将所述调温盒体5a分隔为左调温部和右调温部，所述左调温部中设有进液管5c，多个所述进液管5c的上端伸出所述调温盒体5a连接有同一个集液管8，所述集液管8上设有导液总管9，该导液总管9的进液口与所述循环泵3d的出液口管道连接，所述右调温部中设有出液管5d，所述出液管5d的下端伸出所述调温盒体5a并活动插设在所述条形插孔4c中，所述竖直隔板5b的上部开设有导液孔5e，所述进液管5c、所述导液孔5e和所述出液管5d之间形成液体通道，所述进液管5c和所述出液管5d中液体流通方向相同；
图3和图5中还可以看到，所述进液管5c的下端与所述调温盒体5a的内壁固定连接，所述进液管5c的管壁上开设有出液孔5f，所述出液孔5f位于所述进液管5c的下部，所述竖直隔板5b的侧面上设有网格状水管6，所述网格状水管6位于所述左调温部中，所述网格状水管6的进水口靠近所述出液孔5f设置，所述网格状水管6的出水口靠近所述导液孔5e设置；
图4和图5中还可以看到，所述出液管5d的上端分别与所述调温盒体5a的内壁固定连接，所述出液管5d的管壁上开设有进液孔5g，所述进液孔5g从上至下均匀分布在所述出液管5d上，所述竖直隔板5b的侧面上多个柱状分流柱7，多个所述柱状分流柱7点阵状分布在所述右调温部中；
所述锂电池单元2包括涂覆有电极复合材料的正极、负极、隔膜和电解液，所述电极复合材料由以下质量份数的原料组成：改性磷酸铁锂88份、活性氟化碳纳米管16份、磷片石墨10份和丁苯橡胶20份；所述改性磷酸铁锂为掺杂Nb5+的磷酸铁锂，其中以磷酸锂铁之锂含量计，Nb5+的掺杂量为3mol％；
改性磷酸铁锂按照以下步骤制备而成：将LiOH·H2O、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O和Nb2O5投入球磨机中，其中LiOH·H2O、NH4H2PO4和FeC2O4·2H2O的摩尔比为1.10：1：1，然后加入无水乙醇，高速球磨1-4h后，真空干燥，除去乙醇，得到粒度为15-25μm的前驱体；将前驱体置于管式炉中，N2保护下，以2℃/min的速率升温至300～350℃，保温1-2h，然后升温至680-750℃，烧结15-18h，再自然冷却至室温，得到掺杂Nb5+的磷酸铁锂；
活性氟化碳纳米管按照以下步骤制备而成：将多壁碳管置于浓硝酸中，室温下搅拌0.5-1h，然后水浴加热至40-55℃，搅拌反应1-3h后，冷却至室温，将产物水洗至无烟，然后过滤分离出沉淀物，对沉淀物进行纯水洗涤至中性，得到纯化碳管；将碳纳米管与强酸经超声混合均匀后，在回流温度45～70℃下搅拌回流10～18小时，取出用去离子水洗至中性，真空干燥得到纯化碳管；将多壁碳纳米管置于密闭容器中，对密闭容器中进行抽真空，在真空条件下加热0.5-1h，然后冷却至室温后，向密闭容器中通入氩气与氟气的体积比为1：10的混合气体，至密闭容器中的压力升至0.5atm～1atm，再在压力为0.5atm～1atm下以7℃/min的升温速率从室温升温至400℃～430℃，保温6h～10h，得到F/C摩尔比为0.98的氟化碳纳米管。
本实施例制备的可控温的车载锂电池单元的首次放电容量为137mAh/g，充放电循环500次后，比容量保持率约98.5％，1C倍率下比容量为134mAh/g，3C倍率下比容量为123mAh/g，10C充放电比容量为117mAh/g。
实施例3
如图1-5中所示，一种可控温的车载锂电池组，包括电池箱体1和竖直设置在该电池箱体1内的多个锂电池单元2，所述电池箱体1的上方设有温度转换装置3，所述电池箱体1的下方设有调节液储备装置4，所述温度转换装置3和所述调节液储备装置4之间通过管路连接，形成外部液体循环通道，多个所述锂电池单元2平行放置，相邻的两个所述锂电池单元2之间夹设有调温单元5，所述调温单元5的上进液口和下出液口分别与所述温度转换装置3和所述调节液储备装置4管道连通，形成内部液体循环通道；
所述温度转换装置3包括调温箱体3a，该调温箱体3a中正对设有冷却室3b和加热室3c，所述冷却室3b中设有蒸发器，所述加热室3c中设有加热器，所述冷却室3b和加热室3c的下方设有循环泵3d，所述循环泵3d的进液端通过三通管分别与所述冷却室3b和所述加热室3c的出液口连通；
所述调节液储备装置4包括储液盒4a，该储液盒4a的上表面设有与锂电池单元2一一对应的安装槽4b，相邻的所述安装槽4b之间开设有条形插孔4c，该储液盒4a的盒壁上设有两个导液管4d，两个所述导液管4d分别和所述冷却室3b和加热室3c管道连通；
图3-5中可以看到，所述调温单元5包括竖直放置的调温盒体5a，所述调温盒体5a正对的两个侧面分别与相邻的所述锂电池单元2的外壁贴紧，该调温盒体5a中设有竖直隔板5b，该竖直隔板5b将所述调温盒体5a分隔为左调温部和右调温部，所述左调温部中设有进液管5c，多个所述进液管5c的上端伸出所述调温盒体5a连接有同一个集液管8，所述集液管8上设有导液总管9，该导液总管9的进液口与所述循环泵3d的出液口管道连接，所述右调温部中设有出液管5d，所述出液管5d的下端伸出所述调温盒体5a并活动插设在所述条形插孔4c中，所述竖直隔板5b的上部开设有导液孔5e，所述进液管5c、所述导液孔5e和所述出液管5d之间形成液体通道，所述进液管5c和所述出液管5d中液体流通方向相同；
图3和图5中还可以看到，所述进液管5c的下端与所述调温盒体5a的内壁固定连接，所述进液管5c的管壁上开设有出液孔5f，所述出液孔5f位于所述进液管5c的下部，所述竖直隔板5b的侧面上设有网格状水管6，所述网格状水管6位于所述左调温部中，所述网格状水管6的进水口靠近所述出液孔5f设置，所述网格状水管6的出水口靠近所述导液孔5e设置；
图4和图5中还可以看到，所述出液管5d的上端分别与所述调温盒体5a的内壁固定连接，所述出液管5d的管壁上开设有进液孔5g，所述进液孔5g从上至下均匀分布在所述出液管5d上，所述竖直隔板5b的侧面上多个柱状分流柱7，多个所述柱状分流柱7点阵状分布在所述右调温部中；
所述锂电池单元2包括涂覆有电极复合材料的正极、负极、隔膜和电解液，所述电极复合材料由以下质量份数的原料组成：改性磷酸铁锂85份、活性氟化碳纳米管10份、多壁碳纳米管8份和羧甲基纤维素钠15份；所述改性磷酸铁锂为掺杂Nb5+的磷酸铁锂，其中以磷酸锂铁之锂含量计，Nb5+的掺杂量为2mol％；
改性磷酸铁锂按照以下步骤制备而成：将LiOH·H2O、NH4H2PO4、
FeC2O4·2H2O和Nb2O5投入球磨机中，其中LiOH·H2O、NH4H2PO4和FeC2O4·2H2O的摩尔比为1.15：1：1，然后加入无水乙醇，高速球磨1-4h后，真空干燥，除去乙醇，得到粒度为10-22μm的前驱体；将前驱体置于管式炉中，N2保护下，以2℃/min的速率升温至300～350℃，保温1-2h，然后升温至680-750℃，烧结15-18h，再自然冷却至室温，得到掺杂Nb5+的磷酸铁锂；
活性氟化碳纳米管按照以下步骤制备而成：将多壁碳管置于浓硝酸中，室温下搅拌0.5-1h，然后水浴加热至40-55℃，搅拌反应1-3h后，冷却至室温，将产物水洗至无烟，然后过滤分离出沉淀物，对沉淀物进行纯水洗涤至中性，得到纯化碳管；将碳纳米管与强酸经超声混合均匀后，在回流温度45～70℃下搅拌回流10～18小时，取出用去离子水洗至中性，真空干燥得到纯化碳管；将多壁碳纳米管置于密闭容器中，对密闭容器中进行抽真空，在真空条件下加热0.5-1h，然后冷却至室温后，向密闭容器中通入氩气与氟气的体积比为1：7.5的混合气体，至密闭容器中的压力升至0.5atm～1atm，再在压力为0.5atm～1atm下以5℃/min的升温速率从室温升温至390℃～410℃，保温6h～10h，得到F/C摩尔比为0.95的氟化碳纳米管。
本实施例制备的可控温的车载锂电池单元的首次放电容量为149mAh/g，充放电循环500次后，比容量保持率约99.3％，1C倍率下比容量为146mAh/g，3C倍率下比容量为135mAh/g，10C充放电比容量为129mAh/g。
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可控温的车载锂电池组，包括电池箱体(1)和竖直设置在该电池箱体(1)内的多个锂电池单元(2)，其特征在于：所述电池箱体(1)的上方设有温度转换装置(3)，所述电池箱体(1)的下方设有调节液储备装置(4)，所述温度转换装置(3)和所述调节液储备装置(4)之间通过管路连接，形成外部液体循环通道，多个所述锂电池单元(2)平行放置，相邻的两个所述锂电池单元(2)之间夹设有调温单元(5)，所述调温单元(5)的上进液口和下出液口分别与所述温度转换装置(3)和所述调节液储备装置(4)管道连通，形成内部液体循环通道；
所述锂电池单元(2)包括涂覆有电极复合材料的正极、负极、隔膜和电解液，所述电极复合材料由以下质量份数的原料组成：改性磷酸铁锂72-88份、活性氟化碳纳米管8-16份、导电剂2-10份、粘结剂10-20份；所述改性磷酸铁锂为掺杂Nb5+的磷酸铁锂，其中以磷酸锂铁之锂含量计，Nb5+的掺杂量为0.1-3mol％。
2.根据权利要求1所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于：所述调温单元(5)包括竖直放置的调温盒体(5a)，该调温盒体(5a)中设有竖直隔板(5b)，该竖直隔板(5b)将所述调温盒体(5a)分隔为左调温部和右调温部，所述左调温部中设有进液管(5c)，所述进液管(5c)的进液口与所述温度转换装置(3)管道连接，所述右调温部中设有出液管(5d)，所述出液管(5d)的出液口与所述调节液储备装置(4)管道连通，所述竖直隔板(5b)的上部开设有导液孔(5e)，所述进液管(5c)、所述导液孔(5e)和所述出液管(5d)之间形成液体通道。
3.根据权利要求1或2所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于：所述温度转换装置(3)包括调温箱体(3a)，该调温箱体(3a)中正对设有冷却室(3b)和加热室(3c)，所述冷却室(3b)中设有蒸发器，所述加热室(3c)中设有加热器，所述冷却室(3b)和加热室(3c)的下方设有循环泵(3d)，所述循环泵(3d)的进液端通过三通管分别与所述冷却室(3b)和所述加热室(3c)的出液口连通，所述循环泵(3d)的出液口与所述进液管(5c)的进液端管道连通，所述冷却室(3b)和所述加热室(3c)的进液口分别与所述调节液储备装置(4)连通。
4.根据权利要求3所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于：所述调温盒体(5a)正对的两个侧面分别与相邻的所述锂电池单元(2)的外壁贴紧，所述进液管(5c)的上端伸出所述调温盒体(5a)与所述循环泵(3d)的出液口管道连通，所述出液管(5d)的下端伸出所述调温盒体(5a)与所述调节液储备装置(4)管道连通，所述进液管(5c)的下端和所述出液管(5d)的上端分别与所述调温盒体(5a)的内壁固定连接，所述进液管(5c)和所述出液管(5d)的管壁上分别开设有出液孔(5f)和进液孔(5g)，所述进液管(5c)和所述出液管(5d)中液体流通方向相同。
5.根据权利要求3所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于：所述竖直隔板(5b)的左右侧面上分别设有网格状水管(6)和多个柱状分流柱(7)，所述网格状水管(6)位于所述左调温部中，所述出液孔(5f)位于所述进液管(5c)的下部，所述网格状水管(6)的进水口靠近所述出液孔(5f)设置，所述网格状水管(6)的出水口靠近所述导液孔(5e)设置，多个所述柱状分流柱(7)点阵状分布在所述右调温部中，所述进液孔(5g)从上至下均匀分布在所述出液管(5d)上。
6.根据权利要求2、4或5任一项所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于：所述调节液储备装置(4)包括储液盒(4a)，该储液盒(4a)的上表面设有与锂电池单元(2)一一对应的安装槽(4b)，相邻的所述安装槽(4b)之间开设有条形插孔(4c)，所述出液管(5d)的下端活动插设在所述条形插孔(4c)中，该储液盒(4a)的盒壁上设有两个导液管(4d)，两个所述导液管(4d)分别和所述冷却室(3b)和加热室(3c)管道连通。
7.根据权利要求6所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于：多个所述进液管(5c)的上端连接有同一个集液管(8)，所述集液管(8)上设有导液总管(9)，该导液总管(9)的进液口与所述循环泵(3d)的出液口管道连接。
8.根据权利要求1、2或7任一项所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于：所述改性磷酸铁锂采用以下方法制得：将LiOH·H2O、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O和Nb2O5投入球磨机中，其中LiOH·H2O、NH4H2PO4和FeC2O4·2H2O的摩尔比为(1.05-1.15)：1：1，然后加入无水乙醇，高速球磨1-4h后，真空干燥，除去乙醇，得到粒度为1-25μm前驱体；将前驱体置于管式炉中，N2保护下，以2℃/min的速率升温至300～350℃，保温1-2h，然后升温至680-750℃，烧结15-18h，再自然冷却至室温，得到所述改性磷酸铁锂。
9.根据权利要求8所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于所述活性氟化碳纳米管采用以下方法制得：将多壁碳管置于浓硝酸中，室温下搅拌0.5-1h，然后水浴加热至40-55℃，搅拌反应1-3h后，冷却至室温，将产物水洗至无烟，然后过滤分离出沉淀物，对沉淀物进行纯水洗涤至中性，得到纯化碳管；将碳纳米管与强酸经超声混合均匀后，在回流温度45～70℃下搅拌回流10～18小时，取出用去离子水洗至中性，真空干燥得到纯化碳管；将多壁碳纳米管置于密闭容器中，对密闭容器中进行抽真空，在真空条件下加热0.5-1h，然后冷却至室温后，向密闭容器中通入氩气与氟气的体积比为1：(1～10)的混合气体，至密闭容器中的压力升至0.5atm～1atm，再在压力为0.5atm～1atm下以2℃/min～7℃/min的升温速率从室温升温至350℃～430℃，保温6h～10h，得到F/C摩尔比为0.92-0.98的氟化碳纳米管。
10.根据权利要求1或9所述的可控温的车载锂电池组，其特征在于：所述导电剂为乙炔黑、磷片石墨、纳米碳纤维或多壁碳纳米管中的一种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠中的一种。
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