針對(duì)鋰離子電池?zé)崾Э匾l(fā)的民航運(yùn)輸安全問(wèn)題,利用自主設(shè)計(jì)的試驗(yàn)平臺(tái),以21700型三元鋰離子電池為研究對(duì)象,探究了不同荷電狀態(tài)（SOC）的鋰離子電池?zé)崾Э匚ｋU(xiǎn)特性,包括表面溫度、開(kāi)路電壓、電池內(nèi)阻與質(zhì)量損失。研究結(jié)果表明:21700型單體鋰離子電池比18650型鋰離子電池額定容量增加了35%,能量密度提高了20%,若出現(xiàn)熱安全問(wèn)題時(shí)會(huì)更加危險(xiǎn)。隨著SOC的增加,21700型鋰離子電池發(fā)生初爆與燃爆的時(shí)間間隔縮短。當(dāng)SOC為20%時(shí),初爆與燃爆時(shí)間間隔最長(zhǎng),為471 s;當(dāng)SOC為40%、60%、80%和100%時(shí),初爆與燃爆時(shí)間間隔分別縮短2.5%、18.0%、26.5%和34.0%。鋰離子電池發(fā)生熱失控過(guò)程中的表面溫度峰值、溫升速率與質(zhì)量損失均隨著SOC的增加而增加。鋰離子電池在不同荷電狀態(tài)下發(fā)生熱失控時(shí),開(kāi)路電壓和電池內(nèi)阻變化具有一定的規(guī)律性。 

【文章來(lái)源】：河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,41(06)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

試驗(yàn)平臺(tái)示意圖

鋰離子電池的熱失控過(guò)程中存在3個(gè)重要溫度節(jié)點(diǎn)(A1,A2,A3),A1為電池開(kāi)始自產(chǎn)熱的溫度節(jié)點(diǎn),A2為熱失控起始溫度節(jié)點(diǎn),A3為熱失控最高溫度節(jié)點(diǎn)。文獻(xiàn)[16]發(fā)現(xiàn):三元鋰離子電池在熱失控過(guò)程中,5種SOC(20%、40%、60%、80%和100%)鋰離子電池的自產(chǎn)熱起始溫度A1分別為127.5 ℃、123.3 ℃、123.6 ℃、124.0 ℃和105.6 ℃,鋰離子電池的自產(chǎn)熱起始溫度受SOC的影響較小。當(dāng)溫升速率超過(guò)8 ℃·s-1時(shí),定義鋰離子電池發(fā)生熱失控。通過(guò)分析T3溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)得出:當(dāng)SOC分別為20%、40%、60%、80%和100%時(shí),鋰離子電池發(fā)生熱失控的溫度節(jié)點(diǎn)A2分別為297.71 ℃、252.20 ℃、227.37 ℃、206.49 ℃和199.00 ℃,鋰離子電池的熱失控起始溫度隨著SOC的增加而降低。同時(shí),鋰離子電池?zé)崾Э販囟确逯礎(chǔ)3分別為420.66 ℃、498.36 ℃、706.85 ℃、724.01 ℃和811.55 ℃。當(dāng)SOC=0%時(shí),鋰離子電池未發(fā)生熱失控。將其余SOC鋰離子電池?zé)崾Э剡^(guò)程中的3個(gè)溫度節(jié)點(diǎn),利用Origin軟件繪制百分比堆積柱狀圖,如圖7所示。圖7中,藍(lán)色區(qū)域表示外部熱源與鋰離子電池之間熱傳遞階段,SOC對(duì)該階段影響較小;黃色區(qū)域?yàn)殇囯x子電池自產(chǎn)熱階段,隨著鋰離子電池內(nèi)部熱量逐漸積累,熱失控發(fā)生的概率增加;紅色區(qū)域?yàn)闊崾Э仉A段,在該階段鋰離子電池可能隨時(shí)發(fā)生熱失控,且隨著SOC的增加,紅色區(qū)域百分比升高,表明SOC的增加使得鋰離子電池危險(xiǎn)性增加。

熱電偶與加熱點(diǎn)位置

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]圓柱形高鎳三元鋰離子電池高溫?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)研究[J]. 杜光超,鄭莉莉,張志超,王棟,馮燕,戴作強(qiáng).  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2020(01)
[2]熱源功率對(duì)100%荷電量鋰離子電池燃爆特性的影響[J]. 劉全義,呂志豪,韓旭,伊笑瑩,李澤錕.  河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(06)
[3]18650型鋰離子電池燃燒特性及火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估[J]. 王文和,何騰飛,米紅甫,秦毅,龔迎秋,汪慶升.  安全與環(huán)境學(xué)報(bào). 2019(03)
[4]不同環(huán)境體系下鋰離子電池?zé)崾Э靥匦詫?shí)驗(yàn)研究[J]. 劉全義,韓旭,孫中正,呂志豪.  安全. 2019(04)
[5]低壓環(huán)境下18650型鋰離子電池?zé)崾Э靥匦訹J]. 賀元驊,王春曉,王耀帥,孫強(qiáng),陳現(xiàn)濤.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2019(08)
[6]鋰離子電池火災(zāi)調(diào)查方法[J]. 張斌,陳克,張得勝.  消防科學(xué)與技術(shù). 2018(10)
[7]NCM三元鋰動(dòng)力電池?zé)崾Э匮芯縖J]. 涂超,黃清聲,王偉,張緒洋,姚銀花.  佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(05)
[8]18650型鋰離子電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)擴(kuò)展觸發(fā)條件研究[J]. 鄧志彬,孫強(qiáng),賀元驊.  消防科學(xué)與技術(shù). 2018(05)
[9]特斯拉率先開(kāi)啟動(dòng)力電池“21700時(shí)代”[J]. 鄭丹丹.  變頻器世界. 2017(08)
[10]鋰電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)與變動(dòng)環(huán)境熱失控實(shí)驗(yàn)[J]. 賀元驊,孫強(qiáng),陳現(xiàn)濤,應(yīng)炳松.  消防科學(xué)與技術(shù). 2017(01)

博士論文
[1]鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性及熱失控臨界條件研究[D]. 黃沛豐.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：2996718