隨著電池技術(shù)發(fā)展和鋰離子電池的廣泛使用,空運(yùn)鋰離子電池安全問(wèn)題已經(jīng)引發(fā)國(guó)內(nèi)外民航組織的廣泛關(guān)注。航空運(yùn)輸包裝件內(nèi)大量電池緊密排列,某一節(jié)電池?zé)崾Э匾滓l(fā)相鄰電池?zé)崾Э?進(jìn)而使整個(gè)包裝件電池全部熱失控。因此,研究鋰離子電池?zé)崾Э囟嗝字Z效應(yīng)成為保證鋰離子電池航空運(yùn)輸安全的關(guān)鍵因素。本文通過(guò)自主設(shè)計(jì)搭建的鋰離子電池?zé)崾Э仄脚_(tái)對(duì)鋰離子電池?zé)崾Э囟嗝字Z效應(yīng)開(kāi)展研究,從鋰電池?zé)崾Э蒯尫拍芰克俾�、總量以及傳遞效率角度出發(fā),對(duì)不同溫升速率、荷電狀態(tài)和隔板厚度展開(kāi)實(shí)驗(yàn)研究,觀(guān)察鋰電池模組熱失控現(xiàn)象、分析鋰離子電池?zé)崾Э貒娚浠鹧婧蛿U(kuò)展規(guī)律,熱失控時(shí)間節(jié)點(diǎn)、表面溫度、質(zhì)量損失,同時(shí)對(duì)不同隔板厚度條件下熱量傳遞效率進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,熱失控電池溫升速率對(duì)相鄰電池?zé)崾Э赜休^大影響,鋰電池組熱失控多米諾效應(yīng)形成臨界溫升速率為29℃/min。電池初爆前的升溫速率也不同,60℃/min的擬合值為10℃/min條件下的2.1-4.3倍。隨著荷電狀態(tài)的增加,鋰電池模組熱失控越來(lái)越容易形成多米諾效應(yīng),且隨著熱失控時(shí)間推移,鋰電池模組釋放總能量增加使得下一節(jié)電池更容易熱失控,熱失控?cái)U(kuò)展傳播加快。在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)艙條件下,鋰電池?fù)p... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰電池實(shí)物及拆解結(jié)構(gòu)圖

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文12負(fù)極反應(yīng)：arg66chexdischaregeCxLixeLiC（2-2）總化學(xué)反應(yīng)公式為：arg261-2CoO6CLiCoOchexxdischaregeLiLiC（2-3）2.2鋰離子電池?zé)崾Э囟嗝字Z效應(yīng)特征分析多米諾效應(yīng)是指在一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)中，系統(tǒng)各部分之間發(fā)生的一系列連鎖反應(yīng)。多米諾效應(yīng)應(yīng)用于事故發(fā)展理論已經(jīng)比較成熟，人們最熟知的多米諾效應(yīng)模型就是海因里希提出的因果連鎖論，它認(rèn)為事故的發(fā)生不是一個(gè)孤立的事件，而是一系列事件以一定的順序相繼發(fā)生導(dǎo)致的。研究事故發(fā)生的多米諾效應(yīng)一般需要結(jié)合其它的定量研究手段[49]。比如，化工企業(yè)原料儲(chǔ)蓄區(qū)域火災(zāi)、爆炸事故多米諾效應(yīng)通常采用事件樹(shù)分析法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法等聯(lián)用，通過(guò)定量計(jì)算分析確定火災(zāi)、爆炸觸發(fā)多米諾效應(yīng)的概率和臨界距離[50]等。本課題組通過(guò)對(duì)鋰離子電池模組開(kāi)展熱失控實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋰離子電池模組中的某一節(jié)電池發(fā)生熱失控時(shí)，其產(chǎn)生并傳遞的熱量足以引起相鄰其他正常電池溫度的異常升高，從而使其發(fā)生熱失控，導(dǎo)致嚴(yán)重的燃燒爆炸事故。故羅星娜等[51]提出了鋰離子電池?zé)崾Э囟嗝字Z效應(yīng)，鋰離子電池?zé)崾Э囟嗝字Z效應(yīng)模型如圖2-2所示。圖2-2鋰離子電池?zé)崾Э氐亩嗝字Z效應(yīng)模型在圖2-2中，每一節(jié)鋰離子電池被視為一張多米諾骨牌，每張多米諾骨牌倒下視為對(duì)應(yīng)該節(jié)鋰離子電池發(fā)生了熱失控，鋰離子電池?zé)崾Э貍鬟f過(guò)程被形象的類(lèi)比為多米諾骨牌倒下過(guò)程。通過(guò)研究分析得知能否使下一張骨牌倒下或下一節(jié)鋰離子電池發(fā)生熱失控主要取決于2個(gè)因素：鋰離子電池?zé)崾Э蒯尫拍芰縀，鋰離子電池間的能量傳遞效率η。為研究鋰離子電池?zé)崾Э囟嗝字Z效應(yīng)中鋰離子電池?zé)崾Э蒯尫拍芰恳约半姵亻g能

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文13量傳遞效率，本文利用自主設(shè)計(jì)鋰電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)平臺(tái)并通過(guò)加熱裝置觸發(fā)電池?zé)崾Э亻_(kāi)展研究。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-3所示。圖中左側(cè)A部分為程序升溫儀、B部分為程序升溫儀控制面板，通過(guò)設(shè)置不同的條件工步來(lái)控制加熱棒按照實(shí)驗(yàn)設(shè)定升溫速率對(duì)電池進(jìn)行加熱。右側(cè)C部分為無(wú)紙記錄儀，該設(shè)備將實(shí)驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)，以時(shí)間為基軸，將之前的數(shù)據(jù)記錄在儀器內(nèi)部的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，通過(guò)運(yùn)算、模擬后將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上，本文中主要采集表面溫度信息。右側(cè)D部分為實(shí)驗(yàn)艙主體，藍(lán)色曲線(xiàn)代表K型熱電偶，測(cè)溫區(qū)間為0℃-1100℃，響應(yīng)時(shí)間為0.1s。實(shí)驗(yàn)艙身材料為304號(hào)鋼，由直徑500mm、深度550mm的柱體和直徑為500mm的半球體相結(jié)合，容積為100L。前部配有圓形艙門(mén)，艙門(mén)上有直徑為20mm的防爆玻璃，罐體的厚度為60mm。艙內(nèi)放置有高50mm的鋰電池燃燒實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，材料為3mm厚的鋼網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象置于燃燒平臺(tái)中間，用大理石板輔助固定。為更清楚的拍攝實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)時(shí)將艙門(mén)打開(kāi)，在艙外放置一臺(tái)SONY攝像機(jī)對(duì)鋰電池?zé)崾Э厝^(guò)程進(jìn)行記錄。圖2-3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置實(shí)驗(yàn)使用功率為150W、直徑為18mm的加熱棒模擬單節(jié)熱失控鋰電池。加熱棒與程序升溫儀連接，程序升溫儀接收加熱棒表面熱電偶溫度反饋后對(duì)加熱棒實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫，進(jìn)而保證加熱棒溫升速率�？紤]到加熱棒與鋰電池?zé)嶙杓颁囯姵責(zé)崾Э刈罡邷囟�，將加熱棒最高溫設(shè)置為500℃，通過(guò)改變加熱棒達(dá)到最高溫的時(shí)長(zhǎng)來(lái)控制加熱棒的溫升速率，當(dāng)程序升溫儀加熱升溫步驟完成后加熱棒開(kāi)始降溫。不同溫升速率程序升溫儀設(shè)置時(shí)間工步不同，李宇等[52]用5mm鋼針對(duì)電池進(jìn)行針刺試驗(yàn)，對(duì)針刺后所測(cè)電池溫度圖像分析得出，電池針刺后表面溫度上升速率為1℃/s，故初始將加熱棒溫升速率設(shè)定為60℃

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2915162