高比能锂离子电池模组热扩散行为仿真研究

针对锂离子电池热扩散防护问题,以50 Ah三元锂离子电池为研究对象,搭建了加热条件下锂离子电池模组的热扩散模型,研究了不同隔热材料和对流换热系数对锂离子电池模组热扩散行为的影响.基于锂离子电池的热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池热失控模型,模型误差小于6％.以单体电池热失控模型为基础,搭建了5个电池并联的电池模组...     

不同荷电状态锂电池模组热扩散特性的研究

随着动力锂电池技术的快速发展,电池比能量得以不断提升。然而外部滥用条件可能会引发电池热失控,释放更多的能量,产生更大的破坏力。以不同荷电状态的某三元锂电池模组为研究对象,对其进行挤压触发的热扩散试验。通过对各试验组样品第1颗电芯失效时的热失控表现、最大挤压力、最高温度等关键参数进行分析和比对,发现荷电状态的高低对锂电池模组热扩散行为有显著影响。在高荷电状态下,模组受挤压时靠近挤压点的电芯会先发生剧烈的热失控,进而导致相邻电芯依次热失控。在低荷电状态下,靠近挤压点的电芯不会发生剧烈的燃烧、爆炸现象,也不会影响相邻电芯造成热扩散。文中的研究成果可以为该型三元锂电池在运输、存储过程中安全荷电状态限值的确定提供参考。     

锂离子电池模组热失控扩展安全性的研究

分别对软包三元和磷酸铁锂锂离子电池模组进行了热失控扩展试验研究。采集电池电压、温度等特征参数,研究锂离子电池在加热触发热失控时的特点及热失控在锂离子电池间传播的特征。对比两款电池的热失控特性及热失控扩展特性,结果表明:试验条件下,三元锂离子电池热失控时释放能量速度快,释放能量集中,更容易发生热失控扩展。     

蜂巢式锂离子电池模组热失控扩散的抑制

锂离子电池热失控问题逐渐受到重视。基于锂离子电池的热失控副反应机理方程和热传导机理方程,搭建由7只容量为4.5 Ah的21700型锂离子电池组成的蜂巢式电池模组,研究电池在加热条件下的热失控扩散情况。仿真结果与实验结果误差在7%以内。利用蜂巢式电池模组研究冷却液温度、流速对电池热失控扩散行为的影响。当模组中的单体电池发生热失控时,冷却液的温度越高,模组发生热失控扩散的时间越早;冷却液的温度越低,抑制电池模组热失控传播所需的冷却液流速越小。     

车用锂离子电池热失控研究综述

随着电动汽车的快速发展,锂离子电池得到了广泛应用,而锂离子电池的安全问题是电动汽车发展的基础.文中针对锂离子电池热失控的研究展开了全面综述.首先概述了电池在不同原因下引发的热失控,其中电池内部短路以及电池过充电是引发热失控的主要原因.同时重点总结了电池的整个热失控过程,包括单体电池的热失控机理以及热失控在电池组内的扩散...     

储存温度对软包装锂离子电池热安全性的影响

开展热失控实验,探究储存温度对软包装锂离子电池热安全性的影响。电池在不同储存温度下的热失控过程相似,但随着储存温度的升高,热失控剧烈程度趋于缓和。储存温度升高,锂离子电池热失控峰值温度、热释放速率(HRR)、总释热量(THR)和耗氧量降低,高温热危害性降低。在40℃储存温度下,电池热失控峰值温度为746℃,比80℃储存温度下高138℃。不同储存温度下的气体释放量不同。对比电压-容量曲线可知,高温会使锂离子电池出现容量损失,且储存温度越高,损失越大。     

车用动力锂离子电池热响应特性研究进展

锂离子电池在各种温度情况下的性能响应是目前关注的热点。总结了锂离子电池在低温下的性能表现,归纳了不同情况下锂离子电池性能的影响因素,分析了应对性能衰减的新材料、新技术及控制策略,对认识和提升锂离子电池热响应特性有指导和借鉴意义。     

锂离子电池热失控模拟研究

提供了一种锂离子电池热失控模拟方法,对LiCoO₂/石墨和LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/石墨电池的热失控行为进行了模拟研究。通过测试电池材料的热性质并对其热反应参数进行拟合,建立了锂离子电池热模型。模拟得到了电池热失控过程的温度变化和材料热反应情况,预测了电池热失控温度并揭示了热失控机理。该模拟结果与电池热失控实验结果吻合良好,证明了该方法的准确性。本工作的模拟方法有望应用于其他锂离子电池体系,对锂离子电池的热失控预警和安全性能改善具有重要意义。     

气凝胶毡厚度对锂离子电池热失控特性的影响

自主搭建热失控燃爆实验平台,在气凝胶毡厚度为1 mm、3 mm、6 mm和10 mm的条件下,对100%荷电状态（SOC）的18650型锂离子电池进行燃爆实验,采集和分析电池的温度、烟气浓度及质量损失,分析气凝胶毡厚度对电池热失控特性的影响。气凝胶毡厚度的增加对电池热失控触发温度和峰值温度影响较小,但能减缓热失控行为的传播速度,当厚度为10 mm时,能阻挡热失控行为的传播。CO与CO₂的浓度变化趋势相同,O₂则相反;厚度对烟气浓度变化的影响较小。当厚度为1 mm、3 mm、6 mm时,电池质量损失差值较小;而当厚度为10 mm时,电池的质量损失约为其他阻隔厚度的1/4。当气凝胶毡的厚度增加到一定值时,才会对锂离子电池的质量损失产生较大的影响。     

电动汽车用锂离子电池热特性和热模型研究

动力电池组的性能和使用寿命很大程度上决定了电动汽车的性能和成本,而电池组的性能和使用寿命又受到电池生热的影响。本文以35A·h@3.7V方形锰酸锂电池为研究对象,对常温下电池的充放电生热特性和低温放电的生热特性进行实验研究,并基于Bernardi生热率建立了动力电池生热模型。研究结果表明,随着放电电流增大,电池温度快速提高,并且低温环境下可以利用电池放电生热改善电池性能;基于Bernardi生热率的动力电池生热模型能够较好模拟电池放电生热,这为后续动力电池组热管理系统研究提供了参考。     

锂离子电池热失控风险综述

针对锂离子电池在循环过程中可能出现的燃烧、爆炸等安全问题,在概述电池热失控滥用工况及诱发机制的基础上,总结电池在宽温域内可能出现的性能衰退、失效形式和热失控风险,并提出电池在低温、正常温度和高温等环境下工作的保障措施,以促进锂离子电池安全发展.     

锂离子电池热模型研究进展

锂离子电池的热模型对于锂离子电池单体和热管理系统的设计有重要帮助,是研究改善锂离子电池安全性的重要工具.介绍了国内外关于锂离子电池热模型的研究进展,包括电化学一热耦合模型、电一热耦合模型和热滥用模型,以及以这些模型为基础,在锂离子电池单体设计、热管理和安全性研究方面做的工作.在此基础上,分析了当前研究有待于深化的地方,为下一步研究提供参考.     

储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究

热管理对于保证电池模组的使用性能(包括安全性和寿命)具有重要意义.针对储能用方形锂离子电池模块,通过热流体模型仿真,研究了主动式风冷和液冷热管理系统性能.模块原串行式风冷方案被优化改进为串(并)行混合式风冷方案,提高了电池组温度场一致性,但对于降低最高温度作用有限,并发现液冷系统热管控性能明显优于风冷.还比较研究了风冷和液冷方案的能耗情况以及循环充放电过程中变流量工况对能耗的影响,发现空冷系统能耗约为液冷系统的6.2倍;变流量策略可以满足有效热管理的要求,而且降低了风冷系统24.3％的能耗和液冷系统19.7％的能耗.     

不同循环周期锂离子动力电池热失控特性分析

热失控作为锂离子电池的失效方式之一,对研究动力电池的热安全性具有至关重要的作用。以26 Ah软包型锂离子动力电池为研究对象,结合混合动力脉冲能力特性(HPPC)测试和交流阻抗测试两种方法,利用扩展加速量热仪(EV+ARC)来研究不同循环周期下动力电池的电化学行为和热失控行为,并进一步考察电池的热稳定性和安全性。结果表明,电池经过常温下1 000周循环后容量下降至83%,直流内阻随循环次数增加而增大。从热失控曲线来看,随着循环次数的增加,电池自产热温度呈现总体下降,说明不断循环老化的电池SEI膜热稳定性逐渐变差。交流阻抗谱显示,SEI膜与电解液的阻抗随着循环次数增加而增大,说明SEI膜与电解液结构和成分随着循环周期的变化是影响其热稳定性的关键因素。     

锂离子电池特性研究

为了提高锂离子电池组的安全性和使用寿命,需要对电池组进行有效的控制和管理。电池荷电状态（SOC）是电池管理系统中最重要的参数之一,是系统中其他功能的基础。因此,电池SOC实时、准确的估计有着重要的现实意义。实现电池SOC实时、准确的估计的基础是建立精确的电池模型。针对锂离子电池的几个主要特性进行了相关的研究和实验验证,为电池模型的建立提供了依据。     

基于半导体温差发电模块的锂电池充电装置

研究了半导体温差发电模块输出电压/输出功率与冷热面温度差的关系,并搭建了利用半导体温差发电模块产生的电能作为能量的一种锂离子蓄电池充电装置。首先在实验的基础上,讨论温度差和半导体温差发电模块输出电压及输出功率的关系;然后设计了利用3片温差发电模块工作在温差150K下输出14￣20V不稳定的电源。根据温差发电模块输出电压不稳定的特点,设计了一个稳压电路。最后,用MAX1679芯片实现4.2V锂离子蓄电池的充电电路,该电路具有预充功能,并且完成快充后进入脉冲充电阶段,既能实现完全充电又能减小持续大电流充电造成的损耗。     

锂离子电池温度特性的研究

动力蓄电池作为纯电动汽车的动力来源,是提高整车性能和降低成本的关键一环,其温度特性直接影响电动汽车的性能、寿命和耐久性。针对锂离子电池在低温环境下放电容量低及单体之间温度不均匀的问题,合理设计了电池包结构,选择合适的热管理方式,保证电池包内各个单电池工作在合理温度范围内的同时尽量维持包内各个电池及电池模块间的温度均匀性。