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新能源汽车半固态电池热管理材料应用综述
2023-04-18 次浏览
1 绪论
本章首先介绍了电池安全问题的背景和选题意义，包括电池在现代社会中重要的地位和广泛的应用，以及电池热失控与安全问题的紧密联系。接着，阐述了电池热失控的机理与反应链，包括电池热失控的定义、形成条件和发展过程；分析了热失控反应链的作用，探讨了不同反应链对电池热失控机理的影响。然后，介绍了电池热失控的研究方法，包括材料与电池热行为测试方法和内部机理研究手段；最后，阐述了电池热失控抑制策略，包括电池本质安全和额外安全措施，并总结了论文的主要研究内容和框架。
2 电池材料与电极的热失控机理
本章主要介绍电池材料与电极的热失控机理。首先，介绍了电极材料的热失控机理，包括电极材料的热物理特性对热失控的影响、热失控反应链的特性，以及锂离子电池、锰酸盐电池和固态电池等电池系统的热失控机理。接着，介绍了电池材料的热稳定性和可燃性测试方法，包括暴露试验和差示扫描量热测试方法。最后，分析了电池材料和电极的微观结构对热失控机理的影响。
1、电池热失控实验装置
为了研究电池失控的机理，需要建立真实可靠的电池失控实验系统。该系统主要由热流计、热物性测试软件等组成。
2、电池热失控实验方法
针对不同的电池材料、体系，选择合适的电解质、正负极材料，测量其热容、导热系数等物理参数，确定热失控实验的具体操作条件。
3、电池失控机理的研究
通过电池失控实验，对电池的热失控机理进行深入研究，探讨导致电池失控的各种因素，例如温度、电极材料、电解质等。
4、电池失控监测预测方法研究
基于电池失控物理机理的研究，建立电池的失控监测和预测方法，可以及时预警并减少电池安全事故的发生。
为了减少电池安全事故的发生，需要研究设计高安全性电池。
1、高安全性电池设计原则
通过研究电池热失控机理和失控发生的原因，设计高安全性电池需要遵循以下原则：
①减少电池内热点的出现，增加热量的传导；
②设计适合的处理系统以减少电池的恶化；
③选择合适的电池材料、电极结构和电解质；
④发展适应多种应用要求的预测方法。
2、高安全性电池设计方案
针对不同的电池体系，可以采取多种高安全性电池设计方案，如：
①采用先进的热传导材料，改善电池内部的传热性能。
②采用适当的电极结构，减少电池内部电流密度不均和局部过热的发生。
③选择合适的电解质和添加剂，使电池体系具有更好的热稳定性。
④利用微观材料结构设计电池的热失控预警机制，提高电池的安全性。
通过上述方案及其他生产工艺优化等手段，可以提高电池的安全性能，减少电池安全事故的发生。
3 电池本质安全性的研究
本章主要介绍电池本质安全性的研究，即通过电池材料和结构设计来提高电池的安全性。首先，介绍了电池本质安全的基本概念，包括内部短路、外部短路等导致热失控的机理；然后，详细介绍了电池材料和结构设计的原则和方法，包括选择高温稳定性好的电解质、合理选择电极材料和最优化电极结构；最后，提出了电池本质安全性设计的主要挑战与前景。
4 电池的额外安全措施
本章主要介绍了电池的额外安全措施，包括被动安全和主动安全两种措施。首先，介绍了被动安全的原则和方法，包括设置安全防护层、采用高温稳定性好的隔膜等；然后，详细介绍了主动安全的原则和方法，包括电池管理系统的设计、针对电池热失控的主动措施等；最后，分析了电池的额外安全措施存在的问题与前景。
5 电池安全总结与展望
本章对本文的研究结果进行总结，归纳了电池热失控机理与抑制策略、电池材料与电极的热失控机理、电池本质安全性设计和电池的额外安全措施的研究成果。然后，提出了未来电池安全领域的主要研究方向和挑战。最后，总结了本文的主要贡献和不足之处，为未来电池安全领域的研究提供参考。