蜂巢式锂离子电池模组热失控扩散的抑制

锂离子电池热失控问题逐渐受到重视。基于锂离子电池的热失控副反应机理方程和热传导机理方程，搭建由7只容量为4.5 Ah的21700型锂离子电池组成的蜂巢式电池模组，研究电池在加热条件下的热失控扩散情况。仿真结果与实验结果误差在7%以内。利用蜂巢式电池模组研究冷却液温度、流速对电池热失控扩散行为的影响。当模组中的单体电池发生热失控时，冷却液的温度越高，模组发生热失控扩散的时间越早；冷却液的温度越低，抑制电池模组热失控传播所需的冷却液流速越小。     

储能系统用三元锂离子电池热失控火灾特性

锂离子电池是储能系统的重要组成部分，但储能系统用三元锂离子电池的热失控火灾特性尚未厘清，严重制约了此类储能设施消防控灭火手段的应用和储能行业的安全发展。通过储能系统用三元锂离子电池的热失控实验、量热实验和热扩展实验，研究了电池单体热失控和电池模组热扩展的发展规律。实验结果表明，储能系统用三元锂离子电池在热失控后会直接起火燃烧，释放出大量可燃气体，燃爆剧烈，会形成持续的喷射火，电池单体热失控容易触发相邻电池单体发生热失控，形成链式反应。     

锂离子电池模组热失控扩展安全性的研究

分别对软包三元和磷酸铁锂锂离子电池模组进行了热失控扩展试验研究。采集电池电压、温度等特征参数,研究锂离子电池在加热触发热失控时的特点及热失控在锂离子电池间传播的特征。对比两款电池的热失控特性及热失控扩展特性,结果表明:试验条件下,三元锂离子电池热失控时释放能量速度快,释放能量集中,更容易发生热失控扩展。     

触发位置对锂离子电池模组热扩散特性的影响

针对锂离子电池热扩散问题,以18650三元锂离子电池为研究对象,搭建了模组的热扩散模型,研究了模组中不同位置单体触发热失控后对整个模组热扩散的影响.基于锂离子电池热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池在绝热条件下的热失控模型,并通过设计相应试验验证模型的准确性,仿真结果与试验结果吻合较好.以单体电池热失控模型为基础,搭建模组热扩散模型,研究了模组中不同位置单体触发热失控对模组热扩散的影响.结果表明:中心位置单体触发热失控,热失控行为呈放射状向周围扩散,且每次都是两个单体电池一起发生热失控,在40 s左右,模组一侧的电池全部达到热失控触发温度;边缘位置单体触发热失控,热失控行为依次向周围扩散,且每次只有一个单体发生热失控,大约50 s的时间,模组一侧的电池全部达到热失控触发温度.最后,基于热扩散模型研究了不同隔热材料对模组热扩散速率延缓的作用.     

基于气体分析的锂离子电池热失控早期预警研究进展

锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、自放电率低和环境友好等优势得到了广泛应用，但其安全方面仍存在隐患，在遭遇滥用时可能会引发电池失效甚至发生火灾爆炸事故，阻碍了其在电动汽车和储能电站方面的大规模应用。针对锂离子电池的安全预警方面的研究引发了相关人员的极大关注，其中，基于电池气体分析的热失控早期预警机制相比于传统的电、热信号在可靠性、准确性、反应速度等方面有所提高。该文总结了锂离子电池在热失控过程中的气体来源，全面对比分析了触发方式、阴极材料、电池型号、荷电状态（SOC）及健康状态（SOH）对热失控产气组分、含量以及产气总量的影响规律，回顾了锂离子电池热失控过程中温度-压力演化特性的研究现状，总结了目前基于气体成分和内部压力的早期预警方案，并对现有研究的不足和潜在研究方向进行了讨论。     

考虑性能热衰减和热失控传播的大规模电池储能系统可靠性建模与评估EI北大核心CSCD

功率、能量密度相对均衡的大规模电池储能在新型电力系统中具有广阔应用前景。然而,电池储能的可靠运行与工作环境温度强相关。一方面,异常温度加快电池容量衰减;另一方面,热失控现象极易导致系统严重故障,但现有关于电池储能系统可靠性的研究未有效考虑热效应及其传播的影响。针对此问题,该文提出计及性能热衰减和热失控传播的大规模电池储能系统可靠性分析方法。首先,构建考虑拓扑结构的电池储能系统模糊多状态模型,在故障数据相对缺乏的条件下科学描述电池正常、衰减、完全故障等性能水平和对应概率;结合电池循环寿命模型以及性能分布均值与温度的随变关系,量化不同环境温度下,电池在各时刻的性能衰减程度。然后,从电池组内热量传递角度,建立电池储能系统热失控传播模型,以预测不同电池达到热失控临界温度的时序。在此基础上,构建电池储能系统可靠性评估指标和流程。最后,结合测试系统验证所提模型和方法的有效性,说明单个电池高温下的性能突变对整个储能系统的性能有明显影响。     

车用锂离子电池热失控研究综述

随着电动汽车的快速发展,锂离子电池得到了广泛应用,而锂离子电池的安全问题是电动汽车发展的基础.文中针对锂离子电池热失控的研究展开了全面综述.首先概述了电池在不同原因下引发的热失控,其中电池内部短路以及电池过充电是引发热失控的主要原因.同时重点总结了电池的整个热失控过程,包括单体电池的热失控机理以及热失控在电池组内的扩散.在此基础上从三个方面分别总结了提高锂离子电池安全性的方式,包括改善电池材料的温度特性、完善电池组散热系统的散热能力以及优化电池安全在线检测诊断与预警功能.最后总结了现有电池安全性研究的不足和未来研究方向,旨在对未来的电池安全研究提供参考.     

高比能锂离子电池模组热扩散行为仿真研究

针对锂离子电池热扩散防护问题,以50 Ah三元锂离子电池为研究对象,搭建了加热条件下锂离子电池模组的热扩散模型,研究了不同隔热材料和对流换热系数对锂离子电池模组热扩散行为的影响。基于锂离子电池的热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池热失控模型,模型误差小于6%。以单体电池热失控模型为基础,搭建了5个电池并联的电池模组热扩散模型,并设计相关试验验证了模型的准确性,仿真结果与试验结果相符。利用热扩散模型研究了隔热材料和对流换热系数对电池热扩散行为的影响。结果表明:隔热材料的导热系数越大,模组中第1个电池触发热失控的时间越长,电池模组发生热扩散的时间越短,热失控延滞期减小;对流换热系数越大,电池模组发生热扩散的时间越长,热失控延滞期增加。     

18650型锂离子电池热失控影响因素

采用电加热测试系统,研究了电池电量、充电过程及放电过程对恒定加热条件下18650锂离子电池热失控过程的影响。研究表明:恒定加热功率为20 W时,电量越高,锂离子电池热失控起始温度越低,放热反应越剧烈;充电电流越大,热失控起始温度越低,放热反应越剧烈;相同条件下,放电电池比未放电电池热失控起始温度高。     

气凝胶毡厚度对锂离子电池热失控特性的影响

自主搭建热失控燃爆实验平台,在气凝胶毡厚度为1 mm、3 mm、6 mm和10 mm的条件下,对100%荷电状态（SOC）的18650型锂离子电池进行燃爆实验,采集和分析电池的温度、烟气浓度及质量损失,分析气凝胶毡厚度对电池热失控特性的影响。气凝胶毡厚度的增加对电池热失控触发温度和峰值温度影响较小,但能减缓热失控行为的传播速度,当厚度为10 mm时,能阻挡热失控行为的传播。CO与CO₂的浓度变化趋势相同,O₂则相反;厚度对烟气浓度变化的影响较小。当厚度为1 mm、3 mm、6 mm时,电池质量损失差值较小;而当厚度为10 mm时,电池的质量损失约为其他阻隔厚度的1/4。当气凝胶毡的厚度增加到一定值时,才会对锂离子电池的质量损失产生较大的影响。     

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。     

不同荷电状态三元锂离子电池热失控动力学研究

荷电状态(SOC)作为锂电池运输安全的重要指标之一,研究其对锂电池热失控行为的影响至关重要。采用加速量热仪(ARC)对不同SOC的商用18650三元锂电池进行热失控研究。通过对电池热失控过程进行阶段划分,分别研究了其动力学行为。采用X射线衍射技术(XRD)分析了热失控前后电池正极材料的结构演变。结果表明,当电池SOC≥30%的情况下都存在发生热失控的风险。随着SOC的增加,电池在热失控前的绝热温升段时间间隔逐渐减小;同时在热失控阶段前期,电池内部反应的表观活化能随着SOC的增加而减小,说明高SOC电池热安全性明显降低。XRD分析结果表明,SOC≥30%的锂电池在热失控过程中其正极材料都发生了显著分解。通过分析锂电池热失控链式反应及其与SOC的关系,表明限制锂电池的荷电状态(SOC)对于抑制其潜在的热失控风险非常关键,也是保障其运输安全的有效手段之一。     

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。     

由VMD与DBSCAN在线检测锂离子电池热失控

热失控影响锂离子电池系统的推广和应用。为预测锂离子电池系统的热失控，提出基于变分模态分解(VMD)与密度的噪声空间聚类(DBSCAN)算法的热失控在线检测方法。针对实际热失控案例，结合VMD与滑动窗口，在线分解窗口内各电池的电压信号，得到电压稳态分量；之后，提取各电池稳态分量与稳态分量均值的标准化皮尔逊相关系数，以及余弦相似度，并构建二维特征矩阵；最后，由DBSCAN自动辨识电池组中的故障电池，最早可在热失控前111 s检测出电压异常。     

磷酸铁锂电芯过充产物实验研究及热失控判断方法

为实现储能电站锂离子电池热失控状况的可靠判断,避免因电池过充热失控导致储能电站火灾,以磷酸铁锂电池作为研究对象,模拟电池过充热失控过程,研究热失控过程中产物情况。同时融合电池本体参数情况提出一种电池热失控判断方法,并分析论证该方法的有效性。结果表明,电池泄压阀开启30 s后环境中会产生大量粒径范围在0～0.3μm的固态粒子产物,且融合热失控产物和电池本体参数的热失控判断方法在实践中具备一定的优势性。     

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CO2、CO、H2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.     

低压环境下锂离子电池热失控特性研究进展

理解低压环境下锂离子电池热失控特性，对高原低压环境电池储能系统的安全运行以及航空运输至关重要。对低压环境下锂离子电池单体的热失控特性[包含喷发特性、表面温度、点燃时间、热释放速率(HRR)、质量损失率(MLR)和总产热量(THR)等]以及电池模组热失控蔓延特性进行综述。低压环境下，锂离子电池单体燃爆响应时间变长，HRR、MLR和THR均降低。对今后的研究方向给出建议，为低压环境下锂离子电池的安全设计提供理论支持。     

锂离子电池热失控模拟研究

提供了一种锂离子电池热失控模拟方法,对LiCoO_2/石墨和LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/石墨电池的热失控行为进行了模拟研究。通过测试电池材料的热性质并对其热反应参数进行拟合,建立了锂离子电池热模型。模拟得到了电池热失控过程的温度变化和材料热反应情况,预测了电池热失控温度并揭示了热失控机理。该模拟结果与电池热失控实验结果吻合良好,证明了该方法的准确性。本工作的模拟方法有望应用于其他锂离子电池体系,对锂离子电池的热失控预警和安全性能改善具有重要意义。     

低速电动车用锂离子电池热失控风险监测研究

针对低速电动车用锂离子电池存在热失控风险的问题,采用正交试验,对不同温度、充电电流、放电电流、电池荷电状态等易引发电池热失控的几个因素进行研究,得出充放电过程中引发电池热失控的主次因素,为锂离子低速电动车用户和电池生产企业降低电池热失控风险提出合理化建议和技术支撑.     

一款三元锂离子电池过充安全性的研究

研究了一款软包三元锂离子电池在不同充电倍率情况下的过充电安全特性。通过对电池电压、温度等特性参数的采集研究,获得了锂离子电池在不同倍率过充条件下的反应特点和规律。同时通过对比在绝热条件下电池热失控及过充的测试结果,获得了锂离子电池不同过充条件下对电池热失控时释放能量的影响。