车载锂离子动力电池组爆炸行为数值模拟研究
发布时间：2021-07-22 20:18
通过对车载锂离子电池热失控起火、爆炸安全性国内外的研究分析与总结,针对当前关于车载锂离子动力电池爆炸行为研究工作的薄弱现状,提出本文研究内容,即旨在基于爆炸力学理论建立车载锂离子电池组数值分析逻辑体系,并形成科学、合理的计算模型。车载锂离子动力电池组在热失控起火、爆炸条件下产生高温高压,释放大量的热量,并伴有气态产物生成,这一行为特征完全符合“炸药”爆炸现象,而车载锂电池组的电芯是主要的含能材料,因此可以把车载锂电池组的电芯等效为一个新型“炸药”,通过能量匹配的方法将单个车载锂离子电池组的电芯等效为同等当量的TNT炸药,并利用爆炸冲击理论计算出等效后的车载锂电池组电芯的爆炸速度,由此为下文模拟仿真提供数据支持;接下来基于应力波阻抗匹配理论,对车载锂电池组爆炸模拟结果进行分析。利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了车载锂离子动力电池组爆炸模型并计算。仿真结果表明,车载锂离子动力电池组爆炸后在爆炸冲击波和爆炸气体的作用下产生高速高压,产生的爆炸产物伴有明显的“四处飞溅”现象,并对车上的人员与结构产生负面影响。由于车载锂电池组各层结构的波阻抗与应力波理论中散布液体飞散装置的波阻抗相似,当波...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
部分锂离子动力电池事故图
图 1.2 锂离子电池热失控演化图从图 1.1 给出了几个典型的电动汽车起火燃烧事故图，电动汽车起火事故出现的主要原因是锂离子动力电池热失控引起的。图 1.2 给出了锂离子动力电池热失控后三种可能的现象结果，分别为电池热失控冒烟、起火以及爆炸现象。热失控后具体出现何种结果，与锂电池热失控过程中产热的多少、产热快慢、气态产物的生成量等有关。三种结果中当属锂电池爆炸产生的负面效应影响最为深远，近些年也接二连三的出现了新能源车用锂电池爆炸安全事故[3]，加重了消费者对锂电池安全的担忧。 以下将重点介绍锂离子动力电池热失控爆炸现象。上文图 1.1、1.2 事例都是由于锂离子电池在特殊环境下引起的安全事故问题，由于电动汽车发展迅速，锂离子动力电池的安全性问题成为制约电动汽车发展的难题。接二连三的电动汽车安全事故，引起了消费者对电动汽车安全可靠性的质疑，这将会对电动汽车的发展和普及产生影响，并且影响是负面的。众所周知
图 2.1 锂电池工作原理图锂离子动力电池反应方程式如下[35]： 6 2 Cn LiPF 2EC DEC LiMOarg2 1argch eX X X ndisch eLiMO nC Li MO Li C
【参考文献】：
期刊论文
[1]过充电条件下锂离子电池热失控数值模拟[J]. 齐创,朱艳丽,高飞,王松岑,杨凯,聂建新,焦清介. 北京理工大学学报. 2017(10)
[2]空气中TNT爆炸的数值模拟[J]. 胡兆颖,唐德高. 爆破. 2014(04)
[3]基于LS-DYNA的高速破片水中运动特性流固耦合数值模拟[J]. 康德,严平. 爆炸与冲击. 2014(05)
[4]电动汽车电池的现状及发展趋势[J]. 宋永华,阳岳希,胡泽春. 电网技术. 2011(04)
[5]提高锂离子电池过充安全性研究进展[J]. 马玉林,尹鸽平,徐宇虹,左朋建,高云智. 电源技术. 2011(01)
[6]锂离子动力电池温升特性的研究[J]. 张志杰,李茂德. 汽车工程. 2010(04)
[7]电池热效应分析[J]. 王峰,李茂德. 电源技术. 2010(03)
[8]锂离子电池温度变化热模拟研究[J]. 王松蕊,付亚娟,卢立丽,刘兴江. 电源技术. 2010(01)
[9]HEV电池的产热行为及电池热管理技术[J]. 张国庆,马莉,张海燕. 广东工业大学学报. 2008(01)
[10]锂离子电池爆炸机理研究[J]. 陈玉红,唐致远,卢星河,谭才渊. 化学进展. 2006(06)
博士论文
[1]动力锂离子电池建模与应用研究[D]. 张晓强.北京理工大学 2017
[2]应力波传播和喷发弹侵彻数值模拟中的SPH方法[D]. 章杰.中国科学技术大学 2015
[3]锂离子电池热失控与火灾危险性分析及高安全性电池体系研究[D]. 平平.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]锂电池火灾爆炸原因分析与控制措施研究[D]. 吕浩天.华南理工大学 2016
[2]锂离子电池过充及过放电故障诊断研究[D]. 郑勇.长安大学 2016
[3]电动汽车锂离子动力电池压力稳定性研究[D]. 郭大磊.吉林大学 2016
[4]立方体锂离子电池过充危险性研究及其热模型分析[D]. 郑葳.北京理工大学 2015
[5]纯电动汽车用锂离子电池组液体冷却散热结构分析及优化[D]. 罗曼.重庆大学 2014
本文编号：3297826
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
部分锂离子动力电池事故图
图 1.2 锂离子电池热失控演化图从图 1.1 给出了几个典型的电动汽车起火燃烧事故图，电动汽车起火事故出现的主要原因是锂离子动力电池热失控引起的。图 1.2 给出了锂离子动力电池热失控后三种可能的现象结果，分别为电池热失控冒烟、起火以及爆炸现象。热失控后具体出现何种结果，与锂电池热失控过程中产热的多少、产热快慢、气态产物的生成量等有关。三种结果中当属锂电池爆炸产生的负面效应影响最为深远，近些年也接二连三的出现了新能源车用锂电池爆炸安全事故[3]，加重了消费者对锂电池安全的担忧。 以下将重点介绍锂离子动力电池热失控爆炸现象。上文图 1.1、1.2 事例都是由于锂离子电池在特殊环境下引起的安全事故问题，由于电动汽车发展迅速，锂离子动力电池的安全性问题成为制约电动汽车发展的难题。接二连三的电动汽车安全事故，引起了消费者对电动汽车安全可靠性的质疑，这将会对电动汽车的发展和普及产生影响，并且影响是负面的。众所周知
图 2.1 锂电池工作原理图锂离子动力电池反应方程式如下[35]： 6 2 Cn LiPF 2EC DEC LiMOarg2 1argch eX X X ndisch eLiMO nC Li MO Li C
【参考文献】：
期刊论文
[1]过充电条件下锂离子电池热失控数值模拟[J]. 齐创,朱艳丽,高飞,王松岑,杨凯,聂建新,焦清介. 北京理工大学学报. 2017(10)
[2]空气中TNT爆炸的数值模拟[J]. 胡兆颖,唐德高. 爆破. 2014(04)
[3]基于LS-DYNA的高速破片水中运动特性流固耦合数值模拟[J]. 康德,严平. 爆炸与冲击. 2014(05)
[4]电动汽车电池的现状及发展趋势[J]. 宋永华,阳岳希,胡泽春. 电网技术. 2011(04)
[5]提高锂离子电池过充安全性研究进展[J]. 马玉林,尹鸽平,徐宇虹,左朋建,高云智. 电源技术. 2011(01)
[6]锂离子动力电池温升特性的研究[J]. 张志杰,李茂德. 汽车工程. 2010(04)
[7]电池热效应分析[J]. 王峰,李茂德. 电源技术. 2010(03)
[8]锂离子电池温度变化热模拟研究[J]. 王松蕊,付亚娟,卢立丽,刘兴江. 电源技术. 2010(01)
[9]HEV电池的产热行为及电池热管理技术[J]. 张国庆,马莉,张海燕. 广东工业大学学报. 2008(01)
[10]锂离子电池爆炸机理研究[J]. 陈玉红,唐致远,卢星河,谭才渊. 化学进展. 2006(06)
博士论文
[1]动力锂离子电池建模与应用研究[D]. 张晓强.北京理工大学 2017
[2]应力波传播和喷发弹侵彻数值模拟中的SPH方法[D]. 章杰.中国科学技术大学 2015
[3]锂离子电池热失控与火灾危险性分析及高安全性电池体系研究[D]. 平平.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]锂电池火灾爆炸原因分析与控制措施研究[D]. 吕浩天.华南理工大学 2016
[2]锂离子电池过充及过放电故障诊断研究[D]. 郑勇.长安大学 2016
[3]电动汽车锂离子动力电池压力稳定性研究[D]. 郭大磊.吉林大学 2016
[4]立方体锂离子电池过充危险性研究及其热模型分析[D]. 郑葳.北京理工大学 2015
[5]纯电动汽车用锂离子电池组液体冷却散热结构分析及优化[D]. 罗曼.重庆大学 2014
本文编号：3297826
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