汽车动力电池综合性能评价方法的研究
发布时间：2021-06-24 13:06
动力电池以高能量密度、高电压平台、低污染甚至无污染等优点在新能源汽车行业已经得到了普及应用。但高能量密度的动力电池在事故中容易被挤压、穿刺等而发生起火、爆炸事故,对人们的生命和财产安全造成不可挽回的损失,这在很大程度上制约了它的发展。近几年来,接连不断的燃爆事故导致人们将动力电池的研究热点从续航里程转移到了安全性能,许多整车制造商和动力电池生产商越来越关注电池的安全性能提高方法。动力电池是新能源汽车能源供给的核心,它的安全运行对整车安全起着至关重要的作用。本文首先总结并分析了国内外研究人员在提升动力电池安全性能所做出的研究成果,以及电池各个方面性能评价的研究成果,介绍了动力电池的基本分类、构造和工作原理,并总结和分析了与动力电池安全性能相关国家标准与制度的发展现状。然后统计并分析国内55起新能源汽车电池起火事故,对动力电池的安全事故作一个系统的定性和定量分析,从电池的常见事故以及安全事故预防的角度出发,采用因果分析法和失效模式分析法将现实中动力电池各种安全事故的产生原因、事故严重程度、事故发生的频率以及安全事故的危害程度进行分析并排序。紧接从电池固有安全的角度出发,总结出了动力电池安全...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１本文研宂思路??１．４论文基本框架和研究内容??本课题的研宄内容主要包括动力电池的相关研宂综述、名泔则决策分析法的改进、??
?第二章相关理论基础???第二章相关理论基础??２．１动力电池简介??２．１．１动力电池分类??根据《２０１５－２０２０年中国动力电池行业市场深度分析及投资战略研宄报告》定义，动??力电池即为某些机电系统提供动力的电源，主要指为电动车辆等提供动力的蓄电池，而??应用在新能源汽车上动力电池主要是二次电池和燃料电池，其中二次电池主要包括铅酸??电池、镍铬电池、镍氢电池以及锂离子电池。而在二次电池中，锂离子电池目前在电动??汽车中占有最大的市场份额，其能耗水平中等、价格持续降低、技术不断进步、循环寿??命更长、质量孝高储能潜能，这些特点使锂离子电池成为动力电池领域的优良选择［３６］。??动力电池的详细分类如图２．１所示。???？铅酸电池??—？一次电池??—？镍铬电池??—？化学电池?？二次电池Ｊ—??—？镍氢电池?？锰酸锂电池??＾？燃料电池??—？锂离子电池?？磷酸铁锂电池??ｐ？太阳能电池??—？二元裡电池??—？双层电器电奔??动力电池——？物理电池——??飞轮电池??—？?热电池??—？酶解电池??－？生物电池一??—？微生物电池??图２．１动力电池分类??锂离子电池根据电池正极原材料的不同主要又ｎｊ？以分为锰酸钝电池、磷酸铁锂电池??和三元锂电池，电池负极一般采用石墨碳材料。总结并比较６种常见的车用动力型锂离??１３??
Ｉ???硕士学位论文???子电池的化学成分、结构等一些参数以及安全性能后，得到结果如表２．１所示。???表２．１常见锂离子电池的化学成分、结构以及主要性能比较???正极材料?化学成分?结构能量密度循环寿命成本安全性??磷酸铁锂?Ｌｉｒｏ４?撖榄石?中?髙低髙??镍酸锂?ＬｉＮｉ〇２?层状高?低髙?低??锰酸饨?ＬｉＭｍ〇４?尖晶石?低?中低中??钴酸锂?ＬｉＣｏＯｚ?层状?中?低髙低??镍钴铝三元?ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌ＿ｙ）０２?层状?高?中中低??镍钻锰三元ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎＵ－ｘ－ｙ＞０２层状?高?萵?中?低??２．１．２动力电池结构??２．１．２．１动力电池单体结构??动力电池单体电芯可分为五大部分，即正极材料、负极材料、隔膜、电解质以及电??池壳体，其中电芯的正极材料和电解质对电池安全起着关键作用。如某种方形锂离子电??池单体的结构如图２．２所示。??止极?负极??隔胶??夕卜壳Ｉ?＇止极??Ｉ?－??Ｉ?＾?：电解液＿??Ｉ１１ＩＬ—??图２．２某种方形锂离子电池单体的结构??（１）电极。电池单体电芯的电极分为正极和负极，二者均能与电解质反应而产生电??能流动，这是二次电池的基本要求，不同的电极材料及其载体对单体电芯的力学特性产??生不同的影响。??（２）电解质。电解质在电池内部承担着传递电荷的作用，一般由液体和固体两种。??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车动力电池现状与发展[J]. 张红妮,张雅丽,王虹霞. 汽车实用技术. 2019(06)
[2]徐州市电池行业污染源达标排放调查评估[J]. 徐玉洁. 环境与发展. 2018(11)
[3]出口锂电池运输包装的安全性评估[J]. 高翔,曹梦琪,吴彬,李正. 电池. 2018(05)
[4]动力电池安全性的测试与评价[J]. 王芳,林春景,刘磊,刘仕强. 储能科学与技术. 2018(06)
[5]锂离子电池安全性评估的ARC测试方法和数据分析[J]. 王莉,冯旭宁,薛钢,李茂刚,胡坚耀,田光宇,何向明. 储能科学与技术. 2018(06)
[6]电池系统的电气安全和配电设计研究[J]. 陆珂伟. 电子产品世界. 2018(10)
[7]电动汽车动力电池状态实时监测及安全防护方法研究[J]. 冯婧. 汽车与驾驶维修(维修版). 2018(08)
[8]基于标准法规动力电池安全性测试评价研究[J]. 贾晓峰,张贞,李宏程,王白侠,董莹,陶志军. 汽车工业研究. 2018(06)
[9]废旧车用动力电池安全放电研究[J]. 谢英豪,欧彦楠,余海军,詹园园,张学梅,李长东. 工业安全与环保. 2017(09)
[10]动力锂离子电池安全性评价技术的研究[J]. 王琪. 电源技术. 2017(07)
博士论文
[1]高电压钴酸锂的失效分析与改性研究[D]. 张杰男.中国科学院大学(中国科学院物理研究所) 2018
[2]锂电子电池过充电和过放电条件下热失控（失效）特性及机制研究[D]. 叶佳娜.中国科学技术大学 2017
[3]车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控[D]. 冯旭宁.清华大学 2016
[4]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
[5]基于退役锂动力电池容量、内阻和荷电状态的建模与参数估计[D]. 邹幽兰.中南大学 2014
[6]高安全性锂离子电池正极材料的制备及性能研究[D]. 杨占旭.北京化工大学 2009
硕士论文
[1]锂离子电池关键性能指标检测与评价方法研究[D]. 陈昊.哈尔滨工业大学 2016
[2]锂电池航空运输事故因素分析及预测[D]. 郭勤.中国民航大学 2016
[3]电动汽车用锂离子电池典型安全问题研究[D]. 梁栋滨.哈尔滨工业大学 2015
[4]环保型磷酸亚铁锂锂离子电池工艺及其一致性研究[D]. 金鑫.湖南大学 2013
[5]对锂电池安全问题的风险管理[D]. 赵飞.华东理工大学 2013
本文编号：3247155
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１本文研宂思路??１．４论文基本框架和研究内容??本课题的研宄内容主要包括动力电池的相关研宂综述、名泔则决策分析法的改进、??
?第二章相关理论基础???第二章相关理论基础??２．１动力电池简介??２．１．１动力电池分类??根据《２０１５－２０２０年中国动力电池行业市场深度分析及投资战略研宄报告》定义，动??力电池即为某些机电系统提供动力的电源，主要指为电动车辆等提供动力的蓄电池，而??应用在新能源汽车上动力电池主要是二次电池和燃料电池，其中二次电池主要包括铅酸??电池、镍铬电池、镍氢电池以及锂离子电池。而在二次电池中，锂离子电池目前在电动??汽车中占有最大的市场份额，其能耗水平中等、价格持续降低、技术不断进步、循环寿??命更长、质量孝高储能潜能，这些特点使锂离子电池成为动力电池领域的优良选择［３６］。??动力电池的详细分类如图２．１所示。???？铅酸电池??—？一次电池??—？镍铬电池??—？化学电池?？二次电池Ｊ—??—？镍氢电池?？锰酸锂电池??＾？燃料电池??—？锂离子电池?？磷酸铁锂电池??ｐ？太阳能电池??—？二元裡电池??—？双层电器电奔??动力电池——？物理电池——??飞轮电池??—？?热电池??—？酶解电池??－？生物电池一??—？微生物电池??图２．１动力电池分类??锂离子电池根据电池正极原材料的不同主要又ｎｊ？以分为锰酸钝电池、磷酸铁锂电池??和三元锂电池，电池负极一般采用石墨碳材料。总结并比较６种常见的车用动力型锂离??１３??
Ｉ???硕士学位论文???子电池的化学成分、结构等一些参数以及安全性能后，得到结果如表２．１所示。???表２．１常见锂离子电池的化学成分、结构以及主要性能比较???正极材料?化学成分?结构能量密度循环寿命成本安全性??磷酸铁锂?Ｌｉｒｏ４?撖榄石?中?髙低髙??镍酸锂?ＬｉＮｉ〇２?层状高?低髙?低??锰酸饨?ＬｉＭｍ〇４?尖晶石?低?中低中??钴酸锂?ＬｉＣｏＯｚ?层状?中?低髙低??镍钴铝三元?ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌ＿ｙ）０２?层状?高?中中低??镍钻锰三元ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎＵ－ｘ－ｙ＞０２层状?高?萵?中?低??２．１．２动力电池结构??２．１．２．１动力电池单体结构??动力电池单体电芯可分为五大部分，即正极材料、负极材料、隔膜、电解质以及电??池壳体，其中电芯的正极材料和电解质对电池安全起着关键作用。如某种方形锂离子电??池单体的结构如图２．２所示。??止极?负极??隔胶??夕卜壳Ｉ?＇止极??Ｉ?－??Ｉ?＾?：电解液＿??Ｉ１１ＩＬ—??图２．２某种方形锂离子电池单体的结构??（１）电极。电池单体电芯的电极分为正极和负极，二者均能与电解质反应而产生电??能流动，这是二次电池的基本要求，不同的电极材料及其载体对单体电芯的力学特性产??生不同的影响。??（２）电解质。电解质在电池内部承担着传递电荷的作用，一般由液体和固体两种。??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车动力电池现状与发展[J]. 张红妮,张雅丽,王虹霞. 汽车实用技术. 2019(06)
[2]徐州市电池行业污染源达标排放调查评估[J]. 徐玉洁. 环境与发展. 2018(11)
[3]出口锂电池运输包装的安全性评估[J]. 高翔,曹梦琪,吴彬,李正. 电池. 2018(05)
[4]动力电池安全性的测试与评价[J]. 王芳,林春景,刘磊,刘仕强. 储能科学与技术. 2018(06)
[5]锂离子电池安全性评估的ARC测试方法和数据分析[J]. 王莉,冯旭宁,薛钢,李茂刚,胡坚耀,田光宇,何向明. 储能科学与技术. 2018(06)
[6]电池系统的电气安全和配电设计研究[J]. 陆珂伟. 电子产品世界. 2018(10)
[7]电动汽车动力电池状态实时监测及安全防护方法研究[J]. 冯婧. 汽车与驾驶维修(维修版). 2018(08)
[8]基于标准法规动力电池安全性测试评价研究[J]. 贾晓峰,张贞,李宏程,王白侠,董莹,陶志军. 汽车工业研究. 2018(06)
[9]废旧车用动力电池安全放电研究[J]. 谢英豪,欧彦楠,余海军,詹园园,张学梅,李长东. 工业安全与环保. 2017(09)
[10]动力锂离子电池安全性评价技术的研究[J]. 王琪. 电源技术. 2017(07)
博士论文
[1]高电压钴酸锂的失效分析与改性研究[D]. 张杰男.中国科学院大学(中国科学院物理研究所) 2018
[2]锂电子电池过充电和过放电条件下热失控（失效）特性及机制研究[D]. 叶佳娜.中国科学技术大学 2017
[3]车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控[D]. 冯旭宁.清华大学 2016
[4]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
[5]基于退役锂动力电池容量、内阻和荷电状态的建模与参数估计[D]. 邹幽兰.中南大学 2014
[6]高安全性锂离子电池正极材料的制备及性能研究[D]. 杨占旭.北京化工大学 2009
硕士论文
[1]锂离子电池关键性能指标检测与评价方法研究[D]. 陈昊.哈尔滨工业大学 2016
[2]锂电池航空运输事故因素分析及预测[D]. 郭勤.中国民航大学 2016
[3]电动汽车用锂离子电池典型安全问题研究[D]. 梁栋滨.哈尔滨工业大学 2015
[4]环保型磷酸亚铁锂锂离子电池工艺及其一致性研究[D]. 金鑫.湖南大学 2013
[5]对锂电池安全问题的风险管理[D]. 赵飞.华东理工大学 2013
本文编号：3247155
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