新能源汽车动力电池热失控机理和安全风险管控方法的研究

新能源汽车作为国家战略,经历了“十二五”“十三五”两个阶段的快速发展,动力电池的应用数量和规模持续扩大。近年来,全球新能源汽车火灾事故频发,新能源汽车动力电池热失控成为影响公共安全和公众利益的重大安全风险。文章对新能源汽车动力电池热失控机理进行了研究,从热失控过程、热失控传播途径、热失控对系统和人员的危害等方面进行了阐述,从动力电池的设计、制造和使用等环节提出了新能源汽车动力电池安全风险管控方法,研究结果表明:加强动力电池热失控机理和安全风险的研究,建立高效的管控体系是保障新能源汽车安全的有效途径。

锂离子电池热失控机理研究现状

锂离子电池是纯电动汽车的"动力源泉",其安全性问题一直被广泛关注,其中热失控是锂离子电池安全问题的主要诱因之一。锂离子电池热失控时内部组分发生剧烈复杂的化学反应,产生大量热发生燃烧甚至爆炸,威胁人类的生命和财产安全。简述了锂离子电池热失控机理国内外研究进展,对锂离子电池内部不同组分的热失控反应机制和热失控诱因进行了归纳。最后对锂离子电池热失控的研究进行了展望。

锂离子电池放电—热滥用耦合热失控特性研究

为了进一步揭示锂离子电池在使用过程中发生热失控的温度变化特性,对25 Ah方形硬壳磷酸铁锂电池进行不同放电倍率下的热失控对比研究,分别对相同电量的电池进行有、无放电电流,设置多组不同的电流大小进行物理实验。研究发现:不同倍率放电的动态过程下,电池热滥用行为的热失控现象与普通热失控不同,在0.5 C放电倍率下,90%剩余电量(以下简称SOC)的电池热失控最高温度超过了无放电行为的100%SOC电池。因此,在对于存在放电行为的电池进行热管理时,需进一步重视放电倍率对电池热失控温度的影响。

锂电池系统热失控失效分析总结

本文根据锂电池系统热失控失效案例的分析经验,重点探讨了锂电池热失控的原因、机理及热失控失效分析流程。同时,从锂电池设计、生产、测试及系统应用等几个方面进行了总结和分析,提出了提高锂电池系统安全性的措施,为快速锁定锂电池系统热失控失效的原因以及降低热失控失效概率提供了新思路。

锂离子电池热失控气体及燃爆危险性研究进展

综述锂离子电池热失控产物情况和产气机理,并归纳总结热失控气体危险性研究进展。锂离子电池热失控气体主要成分为CO_(2)、CO、H_(2)和碳氢化合物;燃爆危险性因素主要为爆炸极限、爆炸超压及层流火焰速度等。电池的材料种类、荷电状态(SOC)和温度等因素均会对产气造成影响,进而影响热失控气体的危险程度。对锂离子电池热失控后产生气体的燃爆性质及爆炸危险性进行展望。

基于混合模型的锂离子电池热失控预判方法

锂离子电池在储能系统中已得到普遍应用,但其会由于热失控而产生自燃、爆炸等引发安全事故,如何对储能锂离子电池热失控故障风险进行超前预测和判定是当前研究的热点问题。将电热物理模型与深度学习模型长短期记忆模型(LSTM)相结合,提出一种基于混合模型的储能锂离子电池热失控预判方法。通过收集电池运行数据,利用电池的电热耦合模型进行电池内部温度、荷电状态(SOC)的估算;同时,将电池表面温度、电池电压、电池电流等参数共同作为LSTM的输入,利用混合模型精确预测电池的表面温度和内部温度。通过阈值方法判定热失控的发生并确定诱发原因,从而实现对电池热失控的准确预测。基于公开数据集的实验结果表明,提出的混合模型进行热失控预判具有较好的精确性和快速性,在实际工程应用中有着较好的应用前景。

储存温度对软包装锂离子电池热安全性的影响

开展热失控实验,探究储存温度对软包装锂离子电池热安全性的影响。电池在不同储存温度下的热失控过程相似,但随着储存温度的升高,热失控剧烈程度趋于缓和。储存温度升高,锂离子电池热失控峰值温度、热释放速率(HRR)、总释热量(THR)和耗氧量降低,高温热危害性降低。在40℃储存温度下,电池热失控峰值温度为746℃,比80℃储存温度下高138℃。不同储存温度下的气体释放量不同。对比电压-容量曲线可知,高温会使锂离子电池出现容量损失,且储存温度越高,损失越大。