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新能源汽车锂离子电池的热失控典型过程

  云海车谈   2020-03-03 次浏览

近年来,乘着世界EV汽车高速发展的东风,三元锂电池因较高的比能量成为中国电动汽车的主流动力来源。

成也萧何,败也萧何。伴随三元锂电池高能量特性产生的风险是因能量高产生的易热失控风险。

为研究三元锂电池(以NMC电芯为例)的热失控过程,需要进行热失控模拟实验。实验采用热外加热,在密闭实验箱中进行。经研究发现,热失控的典型过程分三个阶段:

  • 升温阶段;

  • 准指数加热阶段;

  • 快速热失控阶段。

在升温阶段,锂电池不会主动生热,温度升高来源于外部热源。一般温度可上升至170摄氏度,可称作热失控的起始温度。另外,在130摄氏度左右,电芯的隔膜已开始融化,因为隔膜的熔点接近130摄氏度。

在准指数加热阶段,电池成为一个主动发热的热源。一般温度范围为170~220摄氏度。在大约220摄氏度时,电芯温度会出现较大的变化率,标志着本阶段的结束,也意味着进入了第三阶段。

在快速热失控阶段,电芯的快速而猛烈的热失控反应开始。由第二阶段过渡到第三阶段的过程中,会有气体产生。电芯内所有反应物消耗殆尽后,热失控反应过程结束。此时,电芯温度达到最高点,约700摄氏度。

不同电芯的上述阶段略有差异,因此热失控模拟实验对于动力电池的研发及制造过程也是必须可少的。研究人员借此可以掌握电芯的热失控特性,为电池热控制系统的开发提供基础数据。

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