不同正极材料的大容量锂离子电池热失控实验研究

为探究不同正极材料大容量锂离子电池的热失控特性,针对不同荷电状态(SOC)下相同容量的不同正极材料大容量52 Ah磷酸铁锂电池(LFP)和53 Ah三元锂离子电池(NCM)的热失控进行实验,通过热失控行为、热失控特征参数等参数对比二者的宏观行为与特征。实验结果表明:NCM热失控比LFP更剧烈;SOC越大,NCM与LFP更易发生热失控且热失控更剧烈,NCM热失控对SOC的变化更敏感。

细水雾释放策略对大容量三元锂离子电池热失控火灾抑制效果的实验研究

动力电池中,大容量三元锂离子电池产量大、热失控危险性高,使用细水雾抑制其热失控火灾的研究受到广泛关注。本文以150 Ah大容量三元锂离子电池为研究对象,使用10 MPa细水雾分别采取连续释放策略和脉冲释放策略进行热失控火灾抑制实验,对比分析不同释放时间、脉冲周期、占空系数等参数对热失控行为、温度及产热速率等实验结果的影响,结果表明:相比普通容量的锂离子电池,大容量三元锂离子电池的热失控过程会反复发生多次更为剧烈的燃烧行为,温升速率增幅明显,但细水雾对其仍有较好的火灾抑制效果,且释放时间越长,灭火效果与冷却效果越好,但连续释放策略仍存在复燃现象,且随着释放时间的增加,冷却效率的增幅逐渐趋缓。针对大容量三元锂离子电池,脉冲释放策略的热失控火灾抑制能力优于连续释放策略,其能够快速扑灭明火且不发生复燃,有效降低了产热速率和电池表面最高温度。在本文条件下,耗水量为10 L、周期为10 s的脉冲细水雾,在占空系数为0.3时存在冷却效果的实验最优值,此时的脉冲释放与相同耗水量下的连续释放相比,产热速率下降了28%,电池表面最高温度下降了176℃。本文可为大容量三元动力电池系统的灭火设施设计提供参考。

过充、过热及其共同作用下车用三元锂离子电池热失控特性

锂离子电池作为目前电动汽车的主要能源电池,其在外界滥用条件下的热失控问题受到广泛关注,研究不同滥用下尤其是多种滥用共同作用下的电池热失控特性可有效提高电池使用安全性。本工作以车用50 Ah方型动力三元锂离子电池单体作为研究对象,利用大功率充放电循环仪和电加热装置,进行了1 C倍率过充、150 W局部过热及其共同作用下的电池热失控实验。对不同工况下热失控实验现象、质量损失、温度变化、升温速率变化、升温部位和电压变化等实验结果进行对比分析,结果表明:过充过热共同作用下电池热失控具有更大危险性,电池热失控时间比单一滥用减少约35%,热失控时电池SOC比过充减小约35%,电池电压会出现“持续上升—突降至零”现象。本研究可为车用三元锂离子电池热管理系统安全设计提供参考。