鋰離子電池熱失控造成的新能源汽車起火問題已是行業(yè)發(fā)展的痛點,嚴重地威脅著人民的生命和財產(chǎn)安全,已經(jīng)成為了制約新能源汽車發(fā)展的瓶頸性問題,并阻礙了新能源汽車的大規(guī)模應(yīng)用和推廣。本文以三元鋰離子動力電池為研究對象,考慮了鋰離子電池熱失控時內(nèi)部的反應(yīng)機理及產(chǎn)熱,建立了外部熱濫用下鋰離子電池熱失控模型和電濫用下鋰離子電池熱失控模型,并把溫度作為耦合要素,建立了鋰離子電池熱-電濫用熱失控模型,分析了不同參數(shù)對鋰離子電池熱特性參數(shù)和電化學參數(shù)的影響,揭示鋰離子電池在不同濫用情況下的熱失控特性和發(fā)展規(guī)律。（1）介紹了鋰離子電池的工作原理,從傳熱的角度說明了鋰離子電池產(chǎn)熱與傳熱的機理,分析了鋰離子電池熱失控的觸發(fā)因素,并創(chuàng)新性地把引起鋰離子電池熱失控的誘因分為瞬態(tài)突變和量質(zhì)積累兩種情況;說明了鋰離子電池副反應(yīng)的產(chǎn)物,重點說明了外部熱源濫用下觸發(fā)鋰離子電池熱失控的特性,闡述了不同副反應(yīng)的化學動力學模型。（2）建立了鋰離子電池三維分層的物理模型,然后分別通過熱濫用和電濫用對其進行觸發(fā)熱失控,分析其熱失控特性和發(fā)展過程。在分析熱濫用時,對鋰離子電池在熱濫用下的邊界條件作了簡化,分析了熱源溫度、熱源位置和散熱... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

近十年國內(nèi)新能源汽車熱失控事故數(shù)量Fig1.1Numberofdomesticnewenergyvehiclethermalrunawayaccidentsinthepastdecade

車用鋰離子動力電池熱-電濫用下熱失控特性研究222019.04.22中國西安蔚來ES8該車的底盤遭受過嚴重撞擊，動力電池系統(tǒng)受到擠壓后發(fā)生形變，造成短路并引發(fā)火災(zāi)32019.03.062019.03.122019.03.16中國深圳動力電池供應(yīng)商將部分有質(zhì)量風險的電池包裝配到威旺407EV，導(dǎo)致頻繁出現(xiàn)熱失控事件新能源汽車的安全問題不可忽視。2012年以來，國內(nèi)發(fā)生新能源汽車起火的事件數(shù)量如圖1.1所示。從圖中可以看出，隨著新能源汽車保有量的增加，發(fā)生起火事件的數(shù)量也不斷上升。圖1.1近十年國內(nèi)新能源汽車熱失控事故數(shù)量Fig1.1Numberofdomesticnewenergyvehiclethermalrunawayaccidentsinthepastdecade近十年來的國內(nèi)新能源汽車熱失控事故調(diào)查后的原因如圖1.2所示[7-8]。圖1.2近十年來國內(nèi)新能源汽車熱失控事故原因[7-8]Fig1.2Reasonsforthermalrunawayaccidentsofdomesticnewenergyvehiclesinthepastdecade[7-8]熱失控后期，鋰離子電池會出現(xiàn)冒煙、起火或爆炸的一個或多個現(xiàn)象。冒煙現(xiàn)象

3的發(fā)生，是因為電池內(nèi)部因化學反應(yīng)，正負極材料或電解液中的有機成分產(chǎn)生大量氣體，沖破電池防爆閥，外在的表現(xiàn)是通常電池從防爆閥部位開始冒白煙。起火，是因為電池內(nèi)部有很多易燃的電解液和添加劑，當溫度達到這些物質(zhì)的燃點，就會發(fā)生火苗，點火的起因可能是內(nèi)短路產(chǎn)生的微火星，或者是氣體與電池閥體摩擦產(chǎn)生的火花。爆炸是因為在密閉空間內(nèi)瞬時爆發(fā)出的強大能量和沖擊，若是電池的防爆閥沒有在第一時間打開，電池內(nèi)部的氣體不斷聚集，達到很高的氣壓，就會沖破電池外殼，造成爆炸事故。綜上所述，鋰離子電池熱失控造成的新能源汽車起火問題已是行業(yè)發(fā)展的痛點，嚴重地威脅著人民的生命和財產(chǎn)安全，已經(jīng)成為了制約新能源汽車發(fā)展的瓶頸性問題。因為，必須研究清楚鋰離子電池熱失控的發(fā)展過程和內(nèi)在機理，提出預(yù)防或抑制熱失控的策略，促進新能源汽車的進一步應(yīng)用。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1熱失控反應(yīng)機理為揭示熱失控發(fā)展過程的規(guī)律，科研人員對鋰離子電池熱失控的反應(yīng)機理作了大量工作。當鋰離子電池處于極端工況，內(nèi)部積聚大量熱量時，會進入自放熱階段，同時經(jīng)歷一些內(nèi)部反應(yīng)。從時間來看，隨著熱量積聚加重，電池溫度不斷升高，馮旭寧對鋰離子電池不同階段的溫度和反應(yīng)做了總結(jié)和歸納，如圖1.3所示[9]。圖1.3鋰離子電池熱失控不同階段反應(yīng)與溫度[9]Fig1.3Lithium-ionbatterythermalrunawayreactionandtemperatureatdifferentstages[9]鋰離子電池內(nèi)部常見熱行為如表1.2所示。表1.2鋰離子電池內(nèi)部常見熱行為Tab1.2Commonthermalbehaviorinsidelithium-ionbatteries

【參考文獻】：
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本文編號：3394502