三元软包动力锂电池热安全性

锂离子电池频出的安全事故对电池厂商提出了更高的安全性要求,利用ARC提供的绝热环境研究了23 A·h软包NCM523动力锂电池,热失控过程中热特征参数变化、温度场的分布及热失控的演变.25％SOC电池相较于75％SOC电池的热失控触发温度低22.68℃,75％SOC电池相较于25％SOC电池热失控的最高温度Tm高70....     

钛酸锂基锂离子电池及其健康状态研究进展

锂离子电池的高功率密度和高能量密度等特性使其成为电动汽车能源和新能源电网储能的重要载体。功率性能和安全特性是锂离子电池发展的两个主要挑战。钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂材料因具有良好的结构稳定性、安全性能、长循环寿命、高功率特性和高低温放电性能,被认为是锂电池负极材料的良好备选。综述了以钛酸锂材料为负极的锂离子电池的相关工作,介绍了钛酸锂材料的结构、电化学特性、制备方法和作为电池负极材料面临的主要问题,重点介绍了钛酸锂负极电池的全电池性能和健康状态研究等方面。     

不同放电功率下的储能用磷酸铁锂电池热失控特性实验研究

以某款52Ah储能用方形磷酸铁锂电池单体为对象,采用400 W的外部热源、20.8～166.4 W(1～8h)的恒功率放电以匹配电池工作状态下的热滥用条件,测量电池热失控过程中的表面温度和电压,记录热失控实验现象和关键时间点,对比研究不同放电功率对热滥用诱发热失控进程的影响.结果表明,放电操作会加速热失控的进程,且放电功率越大,热失控越早发生,从不放电到166.4 W恒功率放电,安全阀打开时间缩短了23.4％,热失控触发时间缩短了5.6％;与此同时,四组放电工况由于放出部分能量,最终热失控的严重程度有所降低,放电工况下的热失控最高温度和最大温升速率比不放电工况最高分别下降了9.0％和53.3％;另外,放电操作会造成热失控过程中电压更大的波动,后续电压下降的时间窗口前移至开阀时间附近,这将更有利于利用电压变化对热失控进行预警.总体而言,放电操作在加速热失控进程的同时,降低了热失控最终的严重程度.本工作可对电化学储能电站的日常安全运营和电池管理系统设计提供参考.     

蜂窝状CPCM/水冷复合式圆柱型锂电池散热性能

为了进一步减小圆柱型锂电池在高热负荷下的温升、最大温差及轴向温差,提出一种基于石蜡/膨胀石墨(EG)的蜂窝状相变材料(PCM)水冷复合式电池散热结构.通过数值模拟,研究了环境温度40℃时,冷却液流速、微型流道数量、CPCM厚度及EG的质量分数对该系统散热性能的影响.结果表明,当液体流速超过0.05 m/s时,流速的继续...     

锂电池温度分析及内部结构散热优化

储能技术的引入有效提高了可再生能源发电接入电力系统的效率与安全稳定性,但目前在电力系统的储能系统中广泛使用的锂电池存在的热失控问题还有待进一步解决.对特定型号的锂电池进行了在室温、无散热条件下,充电倍率为0.2 C,放电倍率分别为0.2、0.3、0.4和0.5 C时的充放电温升实验,并得到了相应的实验数据.建立上述锂电...     

不同放电倍率条件下的锂电池温度场分析

锂电池作为可再生能源领域中储能系统的核心部件,其安全运行至关重要,然而锂电池在放电过程中的温升现象会严重影响其安全运行与使用寿命,甚至会导致事故的发生,因此,研究锂电池的工作温度对其安全的影响具有重要意义.本文首先根据实验数据分析了锂电池在充放电循环过程中的温度情况,分析发现:随着放电倍率的增大,锂电池在放电过程中的温...     

软包磷酸铁锂电池高电压浮充后热安全研究

磷酸铁锂电池以其较好的安全性在储能领域得到了广泛应用。本工作以额定容量21 Ah的软包磷酸铁锂电池为实验对象,在25℃下以4.05 V、4.25 V、4.50 V和5.0 V高电压下浮充电24 h。研究单体高温热失控和材料热稳定性。结果表明,在4.25 V、4.50 V和5.0 V电压下均出现鼓胀,电压升高鼓胀加剧。在5.0 V电池破裂,负极活性材料溶解,铜集流体裸露,同时出现大量锂沉积。在4.05 V、4.25 V和4.50 V下浮充后的高温热失控试验中发现,随电压升高电池破裂温度下降,热失控触发温度由249.86℃升至278.65℃,提前破裂释放能量使得热失控触发温度升高,但并不具有较好的安全性,热失控最高温度由484.67℃升至516.08℃,最大温升速率也明显升高,且热失控触发到最高温度时间缩短,高电压浮充后电池热稳定性变差,热失控更加剧烈。隔膜在120.63℃开始发生相变,在367.06℃开始分解。而正、负极未出现明显分解,其自身热稳定性较好。因此应避免高电压使用,保持电池安全使用和稳定运行。     

动力电池轻度电滥用积累造成的性能和安全性劣化研究

随着车用和储能用锂离子电池能量密度的不断提高,锂离子电池在其整个生命周期的安全性已成为这项技术持续发展的关键问题.电池在使用中出现的电滥用行为对其性能和安全性具有严重影响,然而轻度电滥用积累造成的影响常常由于短时间内反馈不显著而被忽略.本文针对锂电池在电动汽车和电网储能实际使用中最可能遇到的轻度过放电现象,结合电化学测...     

储能用大容量磷酸铁锂电池热失控行为及燃爆传播特性

随着电化学储能应用规模的持续扩大,使用锂离子电池的电化学储能电站火灾燃爆事故时有发生,引发社会的广泛关注。锂离子电池的安全性是影响储能电站安全的重要因素,分析储能用锂离子电池的热失控行为及燃爆特性是有效防控储能电站火灾事故的关键。本工作选用储能用280 Ah磷酸铁锂电池为研究对象,基于锂离子电池热失控及产气分析测试平台,采用加热方式触发电池热失控,分析其产热、质量损失以及产气特性。进一步采用傅里叶变换红外光谱仪以及氢气传感器测量热失控过程产气成分,通过卷积分析得到气体组分占比,其中氢气和二氧化碳分别占36.8%和44.2%。通过FLACS软件建立电池储能液冷舱1∶1模型,分析了不同条件下磷酸铁锂电池产气发生燃爆的动压及火焰危害范围。研究发现,在电池储能舱内发生的燃爆行为受到舱室内部泄压开启压力和周边障碍物的影响,而其中当舱门开启压力从10 kPa增长到100 kPa时,爆炸超压峰值增长为2.15倍。该研究可为储能电站锂离子电池火灾事故预警、集装箱结构和防爆设计提供参考。