作為可實現(xiàn)化學能和電能相互轉化的能源載體,鋰離子電池因為高工作電壓、高比能量、長循環(huán)壽命等優(yōu)點,在便攜式電子設備、新能源汽車、儲能電網、航空航天等領域均有著廣泛的應用。然而近年來有關于鋰離子電池的火災爆炸事故屢見不鮮,尤其是在新能源汽車和儲能等領域,為滿足工作電壓和功率的需求,往往將成百上千節(jié)電池經過串、并聯(lián)后集中使用。在此情形下,當電池模組中某一節(jié)電池發(fā)生熱失控,可能會導致整個電池模塊的熱失控,最終造成整個電池系統(tǒng)的火災、爆炸事故。針對鋰離子電池模組中的熱失控傳播事件,在本文中進行了以下研究。（1）開展了三元（NCM）鋰離子電池單體熱失控孕育機理研究:分別從材料和單體角度研究了鋰離子電池在熱濫用條件下的熱失控孕育過程,分析了電池內部正極、負極、隔膜、電解液以及混合體系等材料熱反應的觸發(fā)溫度及產熱規(guī)律,進一步對三元電池的熱失控孕育過程進行了階段性劃分,分析在不同溫度區(qū)間各個熱反應對電池失控的熱貢獻。研究發(fā)現(xiàn)在熱失控之前,負極嵌入鋰與電解液反應放熱對電池的溫升起到主導作用。而正極材料與電解液反應釋放出更多的熱量,反應過程也更加劇烈,但是其觸發(fā)溫度相對較高,更多體現(xiàn)在熱失控階段的劇烈溫升。... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?２０１７年全球和中國一次能源消耗結構圖??此外，化學能源的大量消耗帶來的不僅僅是能源短缺問題，因化學能源消耗??造成的環(huán)境污染問題也日益加劇，溫室效應、酸雨、光學污染、大氣污染等問題??

）?■煤炭Ｃ０２排放總量（百萬噸）??ＳｘｌＯ４?－?Ｍｉ?Ｃ０２播放總量（百萬噸）??Ｃ０２排放總量（百萬噸）??３ｘ１０４?－??Ｓ７Ｘ，＂－?，?■?．?．?Ｖ?－?｜??Ｓ６ｘ１０４?■?１?？＇．？?＇?一?ｇ??ｆ?ｌ：＿＿＿??２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７??（ａ）?（ｂ）??圖１．２２００８？２０１７年二氧化碳排放量：（ａ）全球二氧化碳排放量；（ｂ）中國二氧化碳排放量??為了應對因溫室氣體排放造成的全球氣候上升問題，在２０１５年１２月的巴??黎氣候變化大會上，包含中、英、法、德多個國家共同達成《巴黎協(xié)定》，旨在??將本世紀全球平均氣溫上升幅度控制在２°Ｃ以內。作為大氣主要污染源的汽車產??業(yè)首當其沖，挪威、英國、法國、德國和西班牙等多個國相繼宣布禁售燃油車計??劃，中國雖然尚未宣布禁售燃油車的時間節(jié)點，但己啟動研究禁售傳統(tǒng)能源汽車??時間表，由于具有污染物零排放的優(yōu)點，新能源汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車大勢所趨。??圖１．３?（ａ）是２０１４？２０１９年我國新能源汽車銷量總數(shù)，在２０１９年，我國新能源??汽車銷量達１２０．６萬輛，已然成為了世界上新能源汽車最大的市常然而，作為??當下新能源汽車的動力來源的主流選擇，鋰離子電池因為自身的物理化學性質，??仍然存在著一定的安全隱患。近年來關于新能源汽車的火災事故亦屢見不鮮，如??圖１．３?（ｂ）所示，據(jù)不完全報道，僅２０１９年５￣８月３個月來我國發(fā)生的電動汽??車事故７９起，

?第１章緒論???１．２鋰離子電池及安全問題概述??１．２．?１鋰離子電池組分和工作原理??作為可實現(xiàn)化學能和電能相互轉化的能源載體，鋰離子電池（ＬＩＢ）因為工??作電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長、無記憶效應等優(yōu)點，被廣泛地應用于各行各??業(yè)中。從最初的便攜式電子設備到如今的新能源汽車、儲能電網、航空航天等領??域，鋰離子電池具有廣泛地應用場景。相應地，鋰離子電池的應用形式多種多樣，??大致可分為電池單體、電池模組、電池簇等形式。??如圖１．４所示，鋰離子電池的核心組分主要有電極材料、電解液、隔膜、黏??結劑和集流體等，其中正極材料直接決定著鋰離子電池的性能優(yōu)劣和價格高低，??在２０世紀８０年代，Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ等人［１］發(fā)現(xiàn)嵌入鋰離子的氧化鈷可以產生高達??４伏特的電壓，進一步證實了鈷酸鋰（ＬｉＣｏ０２，?ＬＣＯ）作為電池電極的應用價值，??１９９１年索尼公司在Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ等人的研宄基礎上首次開發(fā)出了?１８６５０型鈷酸鋰??電池，這也是最早的一批商用化鋰離子電池。但是由于鈷金屬資源的稀缺，鈷酸??鋰電池價格始終較為昂貴。為了成本價格更加低廉的電極材料，研究人員開始嘗??試合成不同的嵌入鋰離子氧化物。當今市場上的電池正極材料除了鈷酸鋰之外，??磷酸鐵鋰（ＬｉＦｅＰ〇４，ＬＦＰ）、錳酸鋰（ＬｉＭｎ２〇４，ＬＭＯ）和以鎳、鈷、錳、鋁混??合而成的三元材料（Ｌｉ（ＮｉｘＣｏｙＭｎｚ）０２，?ＮＣＭ；?Ｌｉ（ＮｉｘＣｏｙＡｌｚ）０２，?ＮＣＡ）等類型的??鋰離子電池有著更為廣泛地應用。??｜?■■丨■酬＿?２５％］７１??ｌｌ％?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ＬｉＦｅＰ〇４??１??ｖ■■■■■■■?１４％?ｅｌｅｃｔ

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]高安全性鋰離子電池用無機陶瓷隔膜的制備及其性能研究[D]. 成志秀.河北大學 2018
[2]高安全鋰離子電池隔膜的制備及應用基礎研究[D]. 王瑩.華南理工大學 2018
[3]基于液冷策略的鋰離子電池組安全管理研究[D]. 黎可.中國科學技術大學 2017
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本文編號：3291186