立方体锂离子电池过充危险性研究及其热模型分析

• 作 者: 郑葳
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 锂离子电池 过充 热失控 火灾 安全性 仿真分析

作为目前应用最广泛、各方面性能最好的可充放电电池,锂离子电池有着很好的应用前景,然而由于过充引发的爆炸事故却屡见报道,安全性问题已经成为不可忽视的一方面。因此,对于锂离子电池过充后热失控与火灾危险性的分析尤为重要,这不仅有助于更好的了解锂离子电池发生热失控原因以及火灾根源,还可以更好的知晓锂离子电池发生爆炸的行为表现及具体危害,从而有助于研发人员在研制阶段更好的考虑到电池体系的安全性,保护使用者的人身和财产安全,同时也为实现中等容量的锂离子电池产业化提供理论依据和技术支撑。本论文全面介绍与总结中等容量的锂离子电池的基本安全特性,并通过过充实验和仿真技术分析锂离子电池的热特性,可以为从事锂离子电池相关研究的研究人员提供指导。1)对锂离子电池的发展、工作原理和电池构成等方面进行了介绍,并对锂离子电池过充机理及过充过程中的热特性等研究现状进行了总结。2)通过设计中等容量的锂离子电池的过充实验,分别使用红外热像仪和高速摄影仪记录在过充阶段中锂离子电池的温度变化以及电池本体的膨胀破裂,和喷射火焰的相关情况,为后期分析电池的过充火灾行为做实验基础。3)通过使用ANSYS软件,建立中等容量的立方体锂离子单体电池及其电池组的模型,研究锂离子电池在过充状态下的热特性,通过分析比较不同过充倍率下锂离子电池的热特性数据,探究电池的生热规律并加以总结,给电池设计者以参考。4)通过使用爆炸理论与事故树分析的方法,分析锂离子电池在过充条件下的爆炸机理,并通过对电池爆炸后喷射火焰的阶段进行划分,对火焰的破坏效应进行详细而准确的分析,为电池的安全使用提供建议,为锂离子电池的安全设计提供科学依据。