局部高温面热源接触下锂离子电池热失控特性研究

发布时间：2020-09-01 17:25

　　 近年来,随着环境污染和能源短缺问题的日益严重,电动汽车行业得到了迅猛的发展,作为核心部件的锂离子电池也备受人们关注。然而,锂离子电池热失控不断引发的电动汽车火灾事故严重限制了电动汽车的进一步推广和使用。因此,弄清锂离子电池热失控特性变得十分紧迫。本文从电池模组内热失控传播特性角度出发,仿真研究了局部高温面热源接触下锂离子电池热失控特性。本文阐明了锂离子电池的工作原理和生热与传热机理,分析了锂离子电池热失控的触发诱因、触发机理以及反应生成的气体类型,指明了局部高温面热源触发锂离子电池热失控是热滥用的一种,为研究局部高温面热源下锂离子电池热失控特性提供了理论依据。根据锂离子电池内部结构特点,本文在COMSOL仿真软件中建立了局部高温面热源接触下锂离子电池热失控模型,通过仿真与试验结果对比,验证了仿真模型的合理性和准确性。仿真分析了不同局部高温面热源触发方式下锂离子电池热失控特性。此外,还探讨了影响锂离子电池热失控的内外因素,具体研究了散热条件和正极材料热稳定性对锂离子电热失控的影响规律。研究结果表明,当面热源位于电池表面上部区域三分之一面时,165℃面热源温度是锂离子电池热失控的临界温度,高于165℃电池将发生热失控;在局部高温面热源触发锂离子电池热失控过程中,SEI膜(固体电解质界面)分解和负极与电解液反应产热是推动电池温度升高,以触发电池热失控的主要原因,而正极与电解液反应是导致电池热失控,温度突然急剧升高的主要原因,电池热失控时,正极与电解液反应生热率最大;改善散热条件可提高电池表面的散热系数,推迟产热副反应的发生,并降低反应生热率,防止或延迟电池热失控;另外,提高正极材料的热稳定性,使正极与电解液反应的起始温度增大,当反应起始温度足够高时,在高温下不触发正极与电解液的反应,电池将不发生热失控。本文对局部高温面热源下锂离子电池热失控特性的研究,为防止或延缓锂离子电池热失控提供了工程应用指导。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U469.72;U492.8
【部分图文】：

（a）特斯拉碰撞引发事故 （b）特斯拉充电引发事故 （c）众泰汽车充电易发事故图 1.1 部分电动汽车火灾事故的现场图片Fig1.1 Some photos from the scene of fire accidents involving the electric vehicle不同类型锂离子电池的应用，有力促进了电动汽车行业的发展，但由锂离子电发的安全问题时有发生，成为电动汽车大规模应用亟需解决的新问题[7]。近年离子电池火灾事故举例如下：2018 年 9 月，在福州市江滨路，一辆比亚迪电动

局部高温面热源接触下锂离子电池热失控特性研究池组故障，引发两台 ModelS 发生起火事故；2016 年 5 启动时，由于线路故障导致车辆后部电池仓冒烟，很快门市湖里区，一辆新能源公交车因尾部电池组电气故障被烧毁、3 辆公交车被烧坏[8-10]，图 1.1 列举了部分电动。

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【参考文献】

相关期刊论文 前6条

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本文编号：2810038