揚(yáng)德鋰離子單體電池仿真熱分析

* 來源: * 作者: admin * 發(fā)表時(shí)間: 2022-04-19 21:27:00 * 瀏覽: 5162

導(dǎo)語鋰離子電池被認(rèn)為是重要的儲(chǔ)能技術(shù)之一。鋰離子電池因其低成本、高性能、大功率、綠環(huán)境等諸多優(yōu)勢，現(xiàn)已成為新能源的典型代表，廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼產(chǎn)品、移動(dòng)電源以及電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。隨著鋰離子電池的不斷推廣，鋰離子電池的安全性越來越受到人們的關(guān)注，由于電池本身技術(shù)原因或是使用不當(dāng)?shù)葐栴}都可能會(huì)造成鋰離子電池爆炸，引起火災(zāi)等安全事故。本文主要對18650型號(hào)的鋰離子電池進(jìn)行仿真熱分析，分析過程使用了用戶子程序DFLUX進(jìn)行電池?zé)嵩吹脑O(shè)置。

鋰離子電池因其低成本、高性能、大功率、綠環(huán)境等諸多優(yōu)勢，現(xiàn)已成為新能源的典型代表，廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼產(chǎn)品、移動(dòng)電源以及電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

隨著鋰離子電池的不斷推廣，鋰離子電池的安全性越來越受到人們的關(guān)注，由于電池本身技術(shù)原因或是使用不當(dāng)?shù)葐栴}都可能會(huì)造成鋰離子電池爆炸，引起火災(zāi)等安全事故。尤其近幾年以電動(dòng)汽車為主的電動(dòng)交通工具市場對鋰離子電池的需求不斷加大，在發(fā)展大功率鋰離子電池體系過程中，電池安全問題引起了廣泛重視，存在的問題急需進(jìn)一步解決。

鋰離子電池?zé)崾Э剡^程

近幾年出現(xiàn)的電池?zé)崾Э匾鸬幕馂?zāi)的案例中，都是由于電池的生熱速率遠(yuǎn)高于散熱速率，且熱量大量累積而未及時(shí)散發(fā)出去所引起的。從本質(zhì)上而言，“熱失控”是一個(gè)能量正反饋循環(huán)過程：升高的溫度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變熱，系統(tǒng)變熱后溫度升高，又反過來讓系統(tǒng)變得更熱。

圖1-鋰離子電池?zé)崾Э剡^程圖

第1階段：電池內(nèi)部熱失控階段

電池在80～90℃時(shí)是安全的，溫度升高到90～120℃之間時(shí) SEI 膜開始分解，釋放熱量，溫度升高。但是當(dāng)溫度達(dá)到120～130℃時(shí)保護(hù)層SEI膜遭到破壞，負(fù)極與溶劑、粘結(jié)劑反應(yīng)，溫度升高，隔膜融化關(guān)閉。溫度繼續(xù)升高至150℃之上后，內(nèi)部電解質(zhì)開始進(jìn)行分解，繼續(xù)釋放熱量，進(jìn)一步加熱電池。

第2階段：電池鼓包階段

電池溫度達(dá)到200℃之上時(shí)，正極材料分解，釋放出大量熱和氣體，持續(xù)升溫。250-350℃嵌鋰態(tài)負(fù)極開始與電解液發(fā)生反應(yīng)。

第3 階段：電池?zé)崾Э?，爆炸失效階段

在反應(yīng)發(fā)生過程中，電解液與正極反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣劇烈反應(yīng)并進(jìn)一步使電池發(fā)生熱失控。

鋰離子電池?zé)崾Э爻梢?/div>

其實(shí)一般電池內(nèi)短路在電子產(chǎn)品中出現(xiàn)的概率是千萬分之一，也就是說平時(shí)生活中用到的單個(gè)電池安全性相對較高。但是在電動(dòng)汽車中，一輛電動(dòng)汽車的電池組需要幾千個(gè)電池組成，這樣發(fā)生熱失控的概率就由千萬分之一上升到千分之一。而且電動(dòng)汽車的電池一旦發(fā)生危險(xiǎn)，后果將非常嚴(yán)重，研究電池?zé)崾Э氐某梢蜃兊糜葹橹匾?/div>

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