本文關(guān)鍵詞：立方體鋰離子電池過充危險(xiǎn)性研究及其熱模型分析

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【摘要】：作為目前應(yīng)用最廣泛、各方面性能最好的可充放電電池,鋰離子電池有著很好的應(yīng)用前景,然而由于過充引發(fā)的爆炸事故卻屢見報(bào)道,安全性問題已經(jīng)成為不可忽視的一方面。因此,對(duì)于鋰離子電池過充后熱失控與火災(zāi)危險(xiǎn)性的分析尤為重要,這不僅有助于更好的了解鋰離子電池發(fā)生熱失控原因以及火災(zāi)根源,還可以更好的知曉鋰離子電池發(fā)生爆炸的行為表現(xiàn)及具體危害,從而有助于研發(fā)人員在研制階段更好的考慮到電池體系的安全性,保護(hù)使用者的人身和財(cái)產(chǎn)安全,同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)中等容量的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。本論文全面介紹與總結(jié)中等容量的鋰離子電池的基本安全特性,并通過過充實(shí)驗(yàn)和仿真技術(shù)分析鋰離子電池的熱特性,可以為從事鋰離子電池相關(guān)研究的研究人員提供指導(dǎo)。1)對(duì)鋰離子電池的發(fā)展、工作原理和電池構(gòu)成等方面進(jìn)行了介紹,并對(duì)鋰離子電池過充機(jī)理及過充過程中的熱特性等研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。2)通過設(shè)計(jì)中等容量的鋰離子電池的過充實(shí)驗(yàn),分別使用紅外熱像儀和高速攝影儀記錄在過充階段中鋰離子電池的溫度變化以及電池本體的膨脹破裂,和噴射火焰的相關(guān)情況,為后期分析電池的過充火災(zāi)行為做實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。3)通過使用ANSYS軟件,建立中等容量的立方體鋰離子單體電池及其電池組的模型,研究鋰離子電池在過充狀態(tài)下的熱特性,通過分析比較不同過充倍率下鋰離子電池的熱特性數(shù)據(jù),探究電池的生熱規(guī)律并加以總結(jié),給電池設(shè)計(jì)者以參考。4)通過使用爆炸理論與事故樹分析的方法,分析鋰離子電池在過充條件下的爆炸機(jī)理,并通過對(duì)電池爆炸后噴射火焰的階段進(jìn)行劃分,對(duì)火焰的破壞效應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)而準(zhǔn)確的分析,為電池的安全使用提供建議,為鋰離子電池的安全設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 過充 熱失控 火災(zāi) 安全性 仿真分析
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 本文的研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 鋰離子電池?zé)崽匦匝芯楷F(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 鋰離子電池過充研究現(xiàn)狀13
• 1.2.3 鋰離子電池的火災(zāi)危險(xiǎn)性13-14
• 1.3 本文的研究方法14
• 1.4 本文的研究內(nèi)容14-16
• 第2章 鋰離子電池的過充特性及熱分析方法簡介16-23
• 2.1 鋰離子電池的基本原理與組成16-18
• 2.1.1 鋰離子電池的概述16
• 2.1.2 鋰離子電池的工作原理16-17
• 2.1.3 鋰離子電池的特點(diǎn)17-18
• 2.2 鋰離子電池的過充特性18-19
• 2.2.1 鋰離子電池在過充條件下存在的安全問題18
• 2.2.2 鋰離子電池的過充機(jī)理及危害研究現(xiàn)狀18-19
• 2.3 熱分析方法簡介19-22
• 2.3.1 基本的熱分析方法19-20
• 2.3.2 有限元方法（FEM）簡介20-21
• 2.3.3 ANSYS簡介21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 鋰離子電池的過充實(shí)驗(yàn)23-33
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原理23
• 3.2 實(shí)驗(yàn)條件23-27
• 3.2.1 電池材料及相關(guān)性能參數(shù)23-24
• 3.2.2 電池供電系統(tǒng)24-25
• 3.2.3 紅外熱像儀25-26
• 3.2.4 高速攝影26-27
• 3.2.5 同步觸發(fā)信號(hào)裝置27
• 3.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容27-28
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果28-32
• 3.4.1 爆炸溫度28-30
• 3.4.2 爆炸火球30-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第4章 鋰離子電池過充下的熱效應(yīng)分析33-54
• 4.1 熱模型建立的必要性33
• 4.2 導(dǎo)熱微分方程的建立33-36
• 4.2.1 理論基礎(chǔ)—傅里葉定律、熱力學(xué)第一定律33
• 4.2.2 直角坐標(biāo)系下導(dǎo)熱微分方程的推導(dǎo)33-35
• 4.2.3 單值性條件35-36
• 4.3 三維鋰離子電池?zé)崮Ｐ偷慕?/span>36-38
• 4.3.1 導(dǎo)熱微分方程的確定36-37
• 4.3.2 邊界條件的確定37
• 4.3.3 內(nèi)部生成熱的討論37-38
• 4.4 立方體鋰離子單體電池及其電池組熱效應(yīng)分析38-42
• 4.4.1 實(shí)際問題簡化38
• 4.4.2 相關(guān)參數(shù)的確定38-39
• 4.4.3 ANSYS軟件求解的過程39-42
• 4.5 不同充電倍率下單體電池和電池組的熱分析比較42-53
• 4.5.1 2C充電倍率下單體電池和電池組的熱分析比較43-46
• 4.5.2 3C充電倍率下單體電池和電池組的熱分析比較46-48
• 4.5.3 4C充電倍率下單體電池和電池組的熱分析比較48-50
• 4.5.4 5C充電倍率下單體電池和電池組的熱分析比較50-52
• 4.5.5 不同充電倍率下單體電池和電池組的熱分析縱向比較52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 鋰離子電池安全問題及熱失控危險(xiǎn)性分析54-65
• 5.1 鋰離子電池燃燒三角形理論及爆炸分析54-56
• 5.1.1 鋰離子電池火災(zāi)三要素分析55
• 5.1.2 鋰離子電池?zé)岚踩治?/span>55-56
• 5.2 鋰離子電池爆炸的事故樹分析56-58
• 5.2.1 鋰離子電池火災(zāi)爆炸事故鏈56-57
• 5.2.2 事故樹分析57-58
• 5.3 鋰離子電池?zé)崾Э匚ｋU(xiǎn)性分析58-62
• 5.3.1 鋰離子電池火災(zāi)行為階段劃分58-59
• 5.3.2 電池上方射流火焰溫度變化59-60
• 5.3.3 火焰尺寸及火災(zāi)對(duì)電池的破壞分析60-62
• 5.4 鋰離子電池爆炸預(yù)防措施62-63
• 5.4.1 設(shè)置鋰離子電池安全裝置62-63
• 5.4.2 鋰離子電池充電注意事項(xiàng)63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 龐靜;盧世剛;劉莎;;鋰離子電池過充特性的研究[J];電化學(xué);2005年04期

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本文編號(hào)：534429