鋰離子電池?zé)崾Э卦斐傻男履茉雌嚻鸹饐栴}已是行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn),嚴(yán)重地威脅著人民的生命和財(cái)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?zé)崾Э貢r內(nèi)部的反應(yīng)機(jī)理及產(chǎn)熱,建立了外部熱濫用下鋰離子電池?zé)崾Э啬Ｐ秃碗姙E用下鋰離子電池?zé)崾Э啬Ｐ?并把溫度作為耦合要素,建立了鋰離子電池?zé)?電濫用熱失控模型,分析了不同參數(shù)對鋰離子電池?zé)崽匦詤?shù)和電化學(xué)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(jī)理,分析了鋰離子電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)因素,并創(chuàng)新性地把引起鋰離子電池?zé)崾Э氐恼T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(diǎn)說明了外部熱源濫用下觸發(fā)鋰離子電池?zé)崾Э氐奶匦?闡述了不同副反應(yīng)的化學(xué)動力學(xué)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(jìn)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(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)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?zé)?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(yán)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(fēng)險(xiǎn)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?yàn)殡姵貎?nèi)部因化學(xué)反應(yīng)，正負(fù)極材料或電解液中的有機(jī)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?yàn)殡姵貎?nèi)部有很多易燃的電解液和添加劑，當(dāng)溫度達(dá)到這些物質(zhì)的燃點(diǎn)，就會發(fā)生火苗，點(diǎn)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?yàn)樵诿荛]空間內(nèi)瞬時爆發(fā)出的強(qiáng)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(dá)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?zé)崾Э卦斐傻男履茉雌嚻鸹饐栴}已是行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)，嚴(yán)重地威脅著人民的生命和財(cái)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?yàn)椋仨氀芯壳宄囯x子電池?zé)崾Э氐陌l(fā)展過程和內(nèi)在機(jī)理，提出預(yù)防或抑制熱失控的策略，促進(jìn)新能源汽車的進(jìn)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(jī)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?zé)崾Э氐姆磻?yīng)機(jī)理作了大量工作。當(dāng)鋰離子電池處于極端工況，內(nèi)部積聚大量熱量時，會進(jìn)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?zé)崾Э夭煌A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(xiàn)】：
期刊論文
[1]新能源客車安全問題探析[J]. 任詩發(fā).  汽車與配件. 2018(03)
[2]鋰離子電池針刺安全性研究概覽[J]. 梁國周,張一鳴,田爽,劉兆平,蔣蓁.  電源技術(shù). 2016(12)
[3]車用鋰離子動力電池系統(tǒng)的安全性[J]. 何向明,馮旭寧,歐陽明高.  科技導(dǎo)報(bào). 2016(06)
[4]三元鋰離子動力電池針刺熱失控實(shí)驗(yàn)與建模[J]. 張明軒,馮旭寧,歐陽明高,盧蘭光,王芳,樊彬.  汽車工程. 2015(07)
[5]電動汽車與鋰離子電池[J]. 黃學(xué)杰.  物理. 2015(01)
[6]電動車用鋰離子蓄電池模塊的安全性問題[J]. 方謀,趙驍,李建軍,何向明,毛宗強(qiáng),歐陽明高.  新材料產(chǎn)業(yè). 2014(03)
[7]楊裕生:動力電池安全性不容小覷[J]. 陳薪.  低碳世界. 2012(08)
[8]鋰離子電池的工作原理及其主要材料[J]. 劉璐,王紅蕾,張志剛.  科技信息. 2009(23)
[9]鋰離子電池爆炸機(jī)理分析[J]. 陳玉紅,唐致遠(yuǎn),賀艷兵,劉強(qiáng).  電化學(xué). 2006(03)
[10]混合電動汽車用氫鎳電池?zé)峥刂萍夹g(shù)研究[J]. 趙家宏,潘宏斌,葛建生.  電池工業(yè). 2005(06)

博士論文
[1]車用鋰離子動力電池?zé)崾Э卣T發(fā)與擴(kuò)展機(jī)理、建模與防控[D]. 馮旭寧.清華大學(xué) 2016
[2]我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識別與評價(jià)研究[D]. 林金楓.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[3]鋰離子電池的熱效應(yīng)及其安全性能的研究[D]. 黃倩.復(fù)旦大學(xué) 2007

碩士論文
[1]NCM三元鋰動力電池?zé)崾Э匮芯颗c仿真[D]. 姚銀花.長安大學(xué) 2018
[2]基于動力電池?zé)峁芾淼膹?fù)合式制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 劉豪.重慶大學(xué) 2018
[3]咪唑類離子液體EMIBF4和吡咯類離子液體PY13FSI在鋰離子電池中的應(yīng)用[D]. 吳楠.中國礦業(yè)大學(xué) 2015
[4]河南省新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的風(fēng)險(xiǎn)研究[D]. 任珂珂.蘭州交通大學(xué) 2013
[5]混合動力客車電池包散熱系統(tǒng)研究[D]. 許超.上海交通大學(xué) 2010



本文編號：3394502