針對鋰離子電池?zé)崾Э匾l(fā)的民航運(yùn)輸安全問題,利用自主設(shè)計(jì)的試驗(yàn)平臺,以21700型三元鋰離子電池為研究對象,探究了不同荷電狀態(tài)（SOC）的鋰離子電池?zé)崾Э匚ｋU特性,包括表面溫度、開路電壓、電池內(nèi)阻與質(zhì)量損失。研究結(jié)果表明:21700型單體鋰離子電池比18650型鋰離子電池額定容量增加了35%,能量密度提高了20%,若出現(xiàn)熱安全問題時會更加危險。隨著SOC的增加,21700型鋰離子電池發(fā)生初爆與燃爆的時間間隔縮短。當(dāng)SOC為20%時,初爆與燃爆時間間隔最長,為471 s;當(dāng)SOC為40%、60%、80%和100%時,初爆與燃爆時間間隔分別縮短2.5%、18.0%、26.5%和34.0%。鋰離子電池發(fā)生熱失控過程中的表面溫度峰值、溫升速率與質(zhì)量損失均隨著SOC的增加而增加。鋰離子電池在不同荷電狀態(tài)下發(fā)生熱失控時,開路電壓和電池內(nèi)阻變化具有一定的規(guī)律性。 

【文章來源】：河南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,41(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

試驗(yàn)平臺示意圖

鋰離子電池的熱失控過程中存在3個重要溫度節(jié)點(diǎn)(A1,A2,A3),A1為電池開始自產(chǎn)熱的溫度節(jié)點(diǎn),A2為熱失控起始溫度節(jié)點(diǎn),A3為熱失控最高溫度節(jié)點(diǎn)。文獻(xiàn)[16]發(fā)現(xiàn):三元鋰離子電池在熱失控過程中,5種SOC(20%、40%、60%、80%和100%)鋰離子電池的自產(chǎn)熱起始溫度A1分別為127.5 ℃、123.3 ℃、123.6 ℃、124.0 ℃和105.6 ℃,鋰離子電池的自產(chǎn)熱起始溫度受SOC的影響較小。當(dāng)溫升速率超過8 ℃·s-1時,定義鋰離子電池發(fā)生熱失控。通過分析T3溫度測點(diǎn)數(shù)據(jù)得出:當(dāng)SOC分別為20%、40%、60%、80%和100%時,鋰離子電池發(fā)生熱失控的溫度節(jié)點(diǎn)A2分別為297.71 ℃、252.20 ℃、227.37 ℃、206.49 ℃和199.00 ℃,鋰離子電池的熱失控起始溫度隨著SOC的增加而降低。同時,鋰離子電池?zé)崾Э販囟确逯礎(chǔ)3分別為420.66 ℃、498.36 ℃、706.85 ℃、724.01 ℃和811.55 ℃。當(dāng)SOC=0%時,鋰離子電池未發(fā)生熱失控。將其余SOC鋰離子電池?zé)崾Э剡^程中的3個溫度節(jié)點(diǎn),利用Origin軟件繪制百分比堆積柱狀圖,如圖7所示。圖7中,藍(lán)色區(qū)域表示外部熱源與鋰離子電池之間熱傳遞階段,SOC對該階段影響較小;黃色區(qū)域?yàn)殇囯x子電池自產(chǎn)熱階段,隨著鋰離子電池內(nèi)部熱量逐漸積累,熱失控發(fā)生的概率增加;紅色區(qū)域?yàn)闊崾Э仉A段,在該階段鋰離子電池可能隨時發(fā)生熱失控,且隨著SOC的增加,紅色區(qū)域百分比升高,表明SOC的增加使得鋰離子電池危險性增加。

熱電偶與加熱點(diǎn)位置

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：2996718