Projektet är avslutat

Thermal aspects of Li-ion batteries in vehicle applications

Temperatur är en av de viktigaste faktorerna när det gäller livslängd, prestanda och säkerhet hos litiumjonbatterier. I sitt forskningsprojekt söker doktoranden Henrik Lundgren ökad förståelse för de termiska problem som kan uppstå och insikt i hur temperaturen påverkar elektrolytens materialegenskaper i batteriet.

– I bästa fall kan min forskning leda fram till att dagens kylsystem för batteripaket blir mer optimerade. Som konsekvens av det skulle batterisystemet bli både effektivare och billigare, säger Henrik Lundgren.

Henrik Lundgren vid handskboxen.

Ovan: Experimenten utförs i en handskbox med torr argon. Foto: Tommy Zavalis

En av de mest betydelsefulla parametrarna för högeffekt-batterier är masstransporten i elektolyten. I projektet undersöker man hur denna förändras med temperaturen. Man har konstaterat att transportegenskaperna förändras kraftigt med temperaturväxlingar. Redan vid 10°C riskerar man att kristallisera elektrolyten, om inte additiv används.

– Att konvertera experiment från rumstemperatur till högre och lägre temperatur inuti handskboxen med torr argon där experimenten utförs, var en utmaning, berättar Henrik Lundgren.

En annan fråga som intresserar forskarna är hur temperaturfördelningen ser ut i ett batteripack på ett tungt hybridfordon under drift. För att ta reda på det utvecklar Henrik Lundgren termiska modeller som ännu är i startfasen. Hittills har fokus varit på att karakterisera de batterier som ska användas i batteripacket, för att få fram alla nödvändiga parametrar till de tänkta modellerna.

– Jag anser att elektrifiering av fordon är en stor del av lösningen på den energikris vi står inför, säger Henrik Lundgren. Att genom att studera batterier utnyttja min kemitekniska bakgrund och på så vis bidra till den lösningen, känns väldigt roligt. Dessutom är det en så dominerande teknik – alla går ju omkring med ett litiumjonbatteri i mobilen!

I projektet samarbetar man med doktorander från Uppsala universitet och Chalmers (och även andra doktorander på KTH). Dessutom har man industriella partners, framför allt Scania.

Henrik Lundgren disputerade i juni 2015.

Läs mer: Ny modell för effektivare kylning av elbilsbatterier >>

Ladda ner avhandlingen:  Thermal Aspects and Electrolyte Mass Transport in Lithium-ion Batteries >>

Ladda ner rapporten: Thermal Aspects and Electrolyte Mass Transport of Li-ion Batteries (180 KB)

Publikationer

K.C. Högström, H. Lundgren, S. Wilken, T.G. Zavalis, M. Behm, K. Edström, P. Jacobsson, P. Johansson and G. Lindbergh., Impact of the flame retardant additive triphenyl phosphate (TPP) on the performance of graphite/LiFePO4 cells in high power applications. Journal of Power Sources 256, 430-439 (2014)

H. Lundgren, M. Behm and G. Lindbergh., Electrochemical Characterization and Temperature Dependency of Mass-Transport Properties of LiPF6 in EC:DEC., Journal of the Electrochemical Society 162 (3), A413-A420 (2015)

H. Lundgren, J. Scheers, M. Behm and G. Lindbergh., Characterization of the Mass-Transport Phenomena in a Superconcentrated LiTFSI:Acetonitrile Electrolyte., Journal of the Electrochemical Society 162 (7), A1334-A1340 (2015)

H. Lundgren, P. Svens, H. Ekström, C. Tengstedt, J. Lindström, M. Behm, G. Lindbergh, Thermal Management of Large-Format Prismatic Lithium-Ion Battery in PHEV Application. Journal of the Electrochemical Society 163 (2), A309-A317 (2016)