發(fā)布時間：2021-04-09 04:29

　　鋰離子電池尤其是高鎳三元鋰離子電池,因具有優(yōu)異的綜合性能,已經(jīng)成為電動汽車能量源的最優(yōu)選擇。然而,由鋰離子電池熱失控引發(fā)的電動汽車安全事故頻繁發(fā)生,嚴重阻礙了鋰離子電池在電動汽車領域的商業(yè)化發(fā)展。因此,針對鋰離子電池熱安全性開展研究具有重要意義。本文以某電池廠商提供的高鎳三元材料的車用鋰離子電池（NCM811）作為研究對象,采用高溫熱失控試驗與仿真模擬相結合的方法,研究了鋰離子電池在不同工況（SOC=0、25%、50%、75%和100%）下發(fā)生高溫熱失控時所表現(xiàn)出的熱特性,開展工作如下:首先,分析了鋰離子電池的結構組成、工作原理和正常工作狀態(tài)下的生熱機理與傳熱機制,同時對鋰離子電池熱失控的發(fā)生機理、產(chǎn)生原因和主要副反應類型等進行了系統(tǒng)研究。然后,利用絕熱加速量熱儀（ARC）的加熱-等待-搜索（Heat-Wait-Seek）模式,對五組工況（SOC=0、25%、50%、75%和100%）下鋰離子電池發(fā)生高溫熱失控時的熱特性參數(shù)開展研究。試驗結果表明:（1）鋰離子電池發(fā)生高溫熱失控時的自產(chǎn)熱起始溫度受電池SOC值的影響較小,主要受SEI膜分解的作用;（2）熱失控觸發(fā)溫度隨著電池SOC值的增... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電動汽車安全事故現(xiàn)場

青島大學碩士畢業(yè)論文 NCM523、NCM622 和 NCM811 等，其中后面的數(shù)字代表三者的比例。在人們對電動汽車高續(xù)航里程的追求下，高能量密度的電池在電動汽車上應用越來越多，高鎳體系的 NCM811 電池有望主導未來電動汽車動力電池市場。 本章以 2.5Ah 的 NCM811 鋰離子電池單體為試驗研究對象，該電池滿足電動汽車用鋰離子電池標準要求，試驗前的電池形貌如圖 3.2 所示，電池正極為高鎳三元材料，負極為石墨材料，外殼為金屬材料，電池正極頂部設有安全閥，正負極處沒有接線柱，需要使用電焊機進行焊接。電池的詳細規(guī)格參數(shù)如表 3.1 所示。

青島大學碩士畢業(yè)論文22表3.2試驗設備參數(shù)設備名稱型號生產(chǎn)廠家絕熱加速量熱儀BTC130英國HEL充放電測試儀MCT8-50-05青島美凱麟恒溫恒濕箱BTT-1500廣東貝爾電焊機JH-800點點精悍圖3.3絕熱加速量熱儀圖3.3為絕熱加速量熱儀（ARC）設備外觀，儀器主要由密閉絕熱爐腔和實現(xiàn)絕熱功能的控制系統(tǒng)構成，密閉腔體的內徑為130mm，高度為200mm，腔體內部上中下位置均設有加熱器和溫度傳感器，通過加熱器的補償熱量來為試驗樣品提供絕熱環(huán)境，通過熱電偶隨時監(jiān)測腔體內部溫度變化，試驗過程中需要將待測電池置于腔體內并用細鋼絲固定，腔體上方的蓋子閉合時需要額外加一層石棉進行隔熱。絕熱加速量熱儀在H-W-S模式下的工作原理如下所述[62]：加熱爐的輻射加熱器將爐體加熱至起始溫度，由于爐體與樣品之間熱平衡需要一定的時間，儀器進入等待模式，使得爐體與樣品達到熱平衡；等待時間結束后，儀器進入搜索模式，系統(tǒng)通過比較探測到的樣品升溫速率和預先設定好的溫度靈敏度（例如0.01℃/min）來判斷樣品是否存在放熱現(xiàn)象，若樣品升溫速率大于設定的靈敏度則儀器進入絕熱狀態(tài)并同時記錄此時系統(tǒng)的溫度、升溫速率等數(shù)據(jù)；若小于，則儀器進入加熱狀態(tài)，繼續(xù)溫度爬坡，開始下一輪的H-W-S模式，直到檢測到放熱或者達到預先設定的最高終止溫度結束試驗。絕熱加速量熱儀的工作模式邏輯如圖3.4所示。


本文編號：3126917