原文传递
锂离子动力电池热失控实验与模拟研究
| 论文题名： | 锂离子动力电池热失控实验与模拟研究 |
| 关键词： | 锂离子动力电池;滥用实验;热失控模型;热行为研究;新能源汽车 |
| 摘要： | 锂离子动力电池作为新能源汽车核心技术之一，在国家新能源汽车宏观战略中具有至关重要的作用，但是锂离子动力电池的热失控等安全性问题仍是制约新能源汽车稳健发展的关键性瓶颈。本文以某三元软包锂离子动力电池为研究对象，基于COMSOL Multiphysics仿真以及滥用实验研究，建立了锂离子动力电池热失控模型，探究极端滥用条件下锂离子动力电池发生热失控时的热行为。本文的具体工作主要包括： 搭建锂离子动力电池滥用实验平台，在高温和针刺滥用条件下，研究了锂离子动力电池热失控触发和热失控演化的热行为。实验结果表明：在高温热滥用实验中，电池表面温度达到150℃左右时，34s时间内温度升高了250.4℃，电池最大温度为395.4℃，电池升温速率为7.36℃/s；在针刺滥用条件下，电池针刺区域局部升温迅速，短时间内针刺点附近表面温度升高到400℃以上，而电池离针刺较远区域温度升温缓慢，电池温度梯度非常大； 在实验的基础上，深入研究锂离子动力电池热失控发生的原因和产热机理，基于电化学-热耦合模型，并结合阿伦尼乌斯反应速率公式，采用集总热容法，建立了锂离子动力电池的热失控模型。该模型能精确预测电池发生热失控之后，锂离子动力电池的表面温度分布情况，电池内部活性材料的含量变化情况，以及计算材料分解副反应的产热量，探究锂离子动力电池发生热失控时的热行为； 根据搭建的锂离子动力电池热失控模型，研究比较了在正常工况，高温滥用工况，以及针刺滥用工况下，锂离子动力电池的温升速率差异和热源变化情况，以及电池的温度分布情况。对比研究结果表明：在滥用情况下，电池发生热失控，热量主要来源于内部活性材料在高温下发生分解等副反应所释放的巨大能量，这是导致电池发生热失控的原因，而电化学可逆反应热忽略不计。 本文的研究工作采取实验与仿真模拟相结合，探究了锂离子动力电池在不同工况下的热行为表现，为锂电池的实际应用提供理论基础。 |
| 作者： | 陶欢 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 李顶根 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
