软包和硬壳磷酸铁锂单体电池过充热传播研究

为了研究硬壳和软包磷酸铁锂单体电池过充对周围电池的热辐射影响,对磷酸铁锂软包和硬壳电池在仅单体、两单体电池紧贴和两单体电池相距1 cm 3种工况下的热传播行为进行分析。实验以充电倍率0.5 C的恒定电流分别对48 A·h的软包电池和24 A·h的硬壳电池进行过充,利用可见光监控、红外监控、多路温度记录仪分别对电池外部形貌、外部温度和表面温度变化进行实时监测。研究表明,过充阶段,硬壳过充电池温升65.5℃,平均温升速率0.0392℃/s;软包过充电池温升57.3℃,平均温升速率0.0143℃/s;相邻硬壳电池最高温升44℃,最大温升速率0.0312℃/s;相邻软包电池最高温升7.9℃,最高温升速率0.0063℃/s;软包电池过充后,产生的膨胀力对相邻电池影响更大,相邻电池产生的机械应力较大。实验结果可为研究模组内部硬壳或软包磷酸铁锂电池之间的热辐射影响提供理论和实验参考。

方形硬壳锂离子动力电池的热物性参数

针对现有锂离子电池热物性参数获取手段的缺陷,以方形硬壳锂离子电池为对象,进行热物性参数研究。基于体积平均法计算,得到电池的等效密度2218 kg/m3,等效比热容1060 J/(kg?℃)。通过模拟稳态平板法测试导热系数的边界条件,计算得到50 A?h硬壳锂离子电池3个方向的等效导热系数分别为高度方向17.2 W/(m?℃),厚度方向5.3 W/(m?℃)和长度方向23.4 W/(m?℃)。将电池结构离散为独立的热阻单元,建立热阻的热网格模型,基于基尔霍夫节点电流法,建立电路对应的线性方程组,求解得到电池的等效热阻和等效导热系数,结果表明,热网格模型法获得的导热系数值与仿真法误差小于2%。

基于气体在线监测的磷酸铁锂储能电池模组过充热失控特性

磷酸铁锂储能电池的热失控预警是其大规模推广应用急需解决的问题。首先分析了磷酸铁锂电池热失控产气机理,以硬壳磷酸铁锂电池模组和软包磷酸铁锂电池模组作为试验对象,分别由32块单体电池4并8串组成和72块软包单体电池6并12串组成,搭建与真实储能舱环境一致的试验平台。通过恒流过充的方式研究硬壳和软包磷酸铁锂电池模组过充至热失控的全过程,并采用可见光摄像头、气体探测器、红外监控系统进行全方位的产气在线监测。试验结果表明:磷酸铁锂电池过充至热失控燃烧是一个渐变的过程,并不是突变的;硬壳磷酸铁锂电池和软包磷酸铁锂电池过充热失控特性存在差异,但产气类型及气体质量浓度变化趋势基本一致;磷酸铁锂电池热失控各阶段反应现象与气体的质量浓度变化存在相互联系,可将H2、CO、CO2作为一级预警,HCl、HF作为二级预警,通过监测气体质量浓度变化,在过充的早期阶段做好应对措施,避免储能电池进一步热失控燃烧。研究结果可为磷酸铁锂储能电站的预警和消防提供有效的理论和试验支撑。